Giáo trình tổng hợp những cách xữ lý quá trình nhiệt đông khi bị ngắt quãng phần 3 pdf

65


Khi đợc hút vào cấp I ở áp suất p
1
, đợc nén trong xilanh I đến áp suất
p
2
, nhiệt độ của khí tăng từ T
1
đến T
2
. Khi ra khỏi cấp I đợc làm mát trong bình
làm mát trung gian B, nhiệt độ khí giảm từ T
2
xuống đến T
1
(bằng nhiệt độ khi
vào xilanh cấp I). sau khi đợc làm mát ở bình làm mát B, khí đợc hút vào
xilanh II và đợc nén từ áp suất p
3
= p
2
đến áp suất p
4
.
Các quá trình của máy nén hai cấp đợc thẻ hiện trên hình 6.8, bao gồm:
a-1 là quá trình hút khí vào xilanh I (cấp 1) ở áp suất p
1
,

1-2- quá trình nén khí trong xilanh I từ áp suất p
1
đến p
2
,
2-3 quá trình đẩy khí vào bình làm mát trung gian B, nhiệt độ khí giảm
từ T
2
xuống đến T
1
,
3-3- quá trình hút khí từ bình làm mát vào xilanh II (cấp 2),
3-4 là quá trình nén khí trong xi lanh II từ áp suất p
2
đến p
1
,
4-b là quá trình đẩy khí vào bình chứa,
Vì đợc làm mát trung gian nên thể tích khí vào cấp 2 giảm đi một lợng
V = V
2
V
3
, do đó công tiêu hao giảm đi một lợng bằng diện tích 2344 so
với khi nén trong máy nén một cấp có cùng áp suất đầu p
1
và áp suất cuối p
4
.
Nếu máy nén rất nhiều cấp và có làm mát trung gian sau mỗi cấp thì quá

trình nén sẽ tiến dần tới quá trình nén đẳng nhiệt.

6.3.3.2. Chọn áp suất trung gian

Tỉ số nén trong mỗi cấp đợc chọn sao cho công tiêu hao của máy nén là
nhỏ nhất, nghĩa là quá trình nén tiến tới quá trình đẳng nhiệt.
Nhiệt độ khí vào các cấp đều bằng nhau và bằng T
1
, nhiệt độ khí ra khỏi
các cấp đều bằng nhau và bằng T
2
, nghiã là:
T
1
= T
2
và T
2
= T
4

áp suất khí ra khỏi cấp nén trớc bằng áp suất khí vào cấp nén sau, nghĩa là:
p
2
= p
3
và p
4
= p
5

,
Trong trờng hợp tổng quát, ta coi quá trình nén là đa biến và số mũ đa
biến ở các cấp đều nh nhau, ta có:

66
ở cấp I:

1n
n
1
2
1
2
T
T
p
p









=
(6-29)
ở cấp II:

1n
n
3
4
3
4
T
T
p
p









=
(6-30)
mà: T
1
= T
2
và T
2
= T
4
, do đó ta suy ra tỷ số nén của mỗi cấp là:

3
4
1
2
p
p
p
p
==
, (6-31)
hay:

1
4
3
4
1
2
2
p
p
p
p
p
p
==
, (6-32)
Tổng quát, nếu máy nén có m cấp thì:

m
d
c
p
p
=
(6-33)

6.3.3.3. Công tiêu hao của máy nén

Công của máy nén nhiều cấp bằng tổng công của các cấp. Với hai cấp ta
có:
l
mn
= l
1
+ l
2

trong đó:

=

1
p
p
RT
1n
n
l
n
1n
1
2
11
(6-35)

=

1
p
p
RT
1n
n
l
n
1n
3
4

32
(6-36)
mà: T
1
= T
3
và
3
4
1
2
p
p
p
p
==
, nên l
1
= l
2
và l
mn
= 2l
1
= 2l
2
.
Tơng tự, nếu máy nén có m cấp thì công tiêu tốn của nó sẽ là:

()

==

1RT
1n
n.m
mll
n
1n
11mn
(6-37)

6.4. Các quá trình của không khí ẩm

6.4.1. Không khí ẩm


67
6.4.1.1. Định nghĩa và tính chất của không khí ẩm

Không khí ẩm (khí quyển) là một hỗn hợp gồm không khí khô và hơi
nớc.
Không khí khô là hỗn hợp các khí có thành phần thể tích: Nitơ khoảng

78%; Oxy: 20,93%; Carbonnic và các khí trơ khác chiếm khoảng 1%.
Hơi nớc trong không khí ẩm có phân áp suất rất nhỏ (khoảng 15 đến 20
mmHg), do đó ở nhiệt độ bình thờng thì hơi nớc trong khí quyển là hơi quá
nhiệt, ta coi nó là khí lý tởng. Nh vậy, có thể coi không khí ẩm là một hỗn hợp
khí lý tởng, có thể sử dụng các công thức của hỗn hợp khí lý tởng để tính toán
không khí ẩm, nghĩa là:
Nhiệt độ không khí ẩm :
T

= T
kk
= T
h
, (6-38)
áp suất không khí ẩm:
p

= p
kk
= p
h
, (6-39)
Thể tích V:
V

= V
kk
+ V
h
, ` (6-40)

Khối lợng G:
G

= G
kk
+ G
h
, ` (6-41)

6.4.1.2. Phân loại không khí ẩm

Tuỳ theo lợng hơi nớc chứa trong không khí ẩm, ta chia chúng ra thành
3 loại:

* không khí ẩm bão hoà:
Không khí ẩm bão hòa là không khí ẩm mà trong đó lợng hơi nớc đạt tới
giá trị lớn nhất G = G
max
. Hơi nớc ở đây là hơi bão hòa khô, đợc biễu diễn bằng
điểm A trên đồ thị T-s hình 6.9.
* Không khí ẩm cha bão hòa:
Không khí ẩm cha bão hòa là không
khí ẩm mà trong đó lợng hơi nớc cha đạt
tới giá trị lớn nhất G < G
max
, nghĩa là còn có
thể nhận thêm một lợng hơi nớc nữa mới
trở thành không khí ẩm bão hòa. Hơi nớc ở
đây là hơi quá nhiệt, đợc biểu diễn bằng
điểm B trên đồ thị T-s hình 6.9

* Không khí ẩm quá bảo hòa:
Không khí ẩm quá bão hòa là không
khí ẩm mà trong đó ngoài lợng hơi nớc lớn
nhất G
max
, còn có thêm một lợng nớc
ngng nữa chứa trong nó. Hơi nớc ở đây là
hơi bão hòa ẩm.



68
Nếu cho thêm một lợng hơi nớc nữa vào không khí ẩm bão hòa thì sẽ
có một lợng chừng đó hơi nớc ngng tụ lại thành nớc, khi đó không khí ẩm
bão hòa trở thành không khí quá bão hòa. Ví dụ sơng mù là không khí ẩm quá
bão hòa vì trong đó có các giọt nớc ngng tụ.
Từ đồ thị hình 6.9 ta thấy, có thể biến không khí ẩm cha bão hòa thành
không khí ẩm bão hòa bằng hai cách:
+ Giữ nguyên nhiệt độ không khí ẩm t
h
= const, tăng phân áp suất của hơi
nớc từ p
h
đến p
hmax
(quá trình BA
1
). áp suất p
hmax
là áp suất lớn nhất hay còn gọi

là áp suất bão hòa. Nghĩa là tăng lợng nớc trong không khí ẩm cha bão hòa

để
nó trở thành không khí ẩm bão hòa.
+ Giữ nguyên áp suất hơi p
h
= const, giảm nhiệt độ không khí ẩm từ t
h
đến
nhiệt độ đọng sơng t
s
(quá trình BA
2
). Nhiệt độ đọng sơng t
s
là nhiệt độ tại đó
hơi ngng tụ lại thành nớc.

6.4.1.3. các đại lợng đặc trng cho không khí ẩm

* Độ ẩm tuyệt đối:
Độ ẩm tuyệt đối là khối lợng hơi nớc chứa trong 1m
3
không khí ẩm.
Đây cũng chính là khối lợng riêng của hơi nớc trong không khí ẩm.

V
G
h
h

= , kg/m
3
; (6-42)
* Độ ẩm tơng đối:
Độ ẩm tơng đối là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của không khí cha bão
hòa
h
và độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm bão hòa
hmax
ở cùng nhiệt độ.

maxhh
/


= (6-43)
Từ phơng trình trạng thái của không khí ẩm cha bão hòa: p
h
V = G
h
R
h
T

và bão

hòa: p
hmax
V = G
hmax

R
h
T, suy ra:

TR
p
V
G
h
hh
h
== (a)
và
TR
p
V
G
h
maxhmaxh
maxh
== (b)
Chia (a) cho (b) ta đợc:

max
h
max
h
p
p
=

=
(6-44)
vì 0 p
h
p
hmax
nên 0 100%. Không khí khô có = 0, không khí ẩm
bão hòa có = 100%.
Độ ẩm thích hợp nhất cho sức khỏe động vật là = (40 ữ 75)%, cho bảo
quản lạnh thực phẩm là 90%.
* Độ chứa hơi d:
Độ chứa hơi d là lợng hơi chứa trong 1kg không khí khô hoặc trong (1+d)
kg không khí ẩm.
d=G
h
/G
k
; [kgh/kgK] (6-45)

69
Từ phơng trình trạng thái khí lí tởng viết cho hơi nớc và không khí khô
ta có:

TR
Vp
G
h
h

h
= và
TR
Vp
G
k
k
k
= ;
thay thế các giá trị G vào (6-45) ta đợc:

[]
kgK/kgh;
pp
p
622,0
p.8314.29
p.18.8314
Rp
Rp
d
h
h
k
h
hk
kh

===
(6-46)

* Entanpi của không khí ẩm
Entanpi của không khí ẩm bằng tổng entanpi của không khí khô và entanpi
của hơi nớc chứa trong đó. Trong kĩ thuật thờng tính entanpi của 1kg không
khí khô và d kg hơi nớc chứa trong (1+d)kg không khí ẩm, kí hiệu là i:
i = i
k
+ d.i
h
; [kJ/kgK] (6-47)
trong đó:
i
k
- en tanpi của 1kg không khí khô, i
k
= C
pk
t, mà C
pk
= 1kJ/kgK vậy i
k
= t;
i
h
- entanpi của hơi nớc, nếu không khí ẩm cha bão hoà thì hơi nớc là
hơi quá nhiệt có i
h
= 2500 + C
ph
t = 2500 + 1,9t;
Cuối cùng ta có: I = t + d(2500 = 1,93t); (kJ/kgK).

6.4.1.4. Đồ thị i-d

Để giải các bài toán về
không khí ẩm, ngoài việc tính toán
theo các công thức, chúng ta có thể
giải bằng đồ thị i-d.
Đồ thị i-d đợc biểu diễn
trên hình 6.10, có trục là entanpi
của không khí ẩm [kJ/kgK], trục
hoành là độ chứa hơi d [g/kgK].
Trục i và d không vuông góc với
nhau mà tạo với nhau một góc
135
0
, đồ thị gồm các đờng sau:
Đờng i = const là đờng
thẳng nghiêng đi xuống với góc
nghiêng 135
0
;
Đờng d = const là đờng
thẳng đứng;
Đờng t = const trong vùng không khí ẩm cha bão hòa là các đờng
thẳng nghiêng đi lên.
Đờng = const trong vùng không khí ẩm cha bão hòa ở nhiệt độ t <
t
s
(p) là các đờng cong lồi, trong vùng nhiệt độ t > t

s
(p) là đờng thẳng đi lên.
Đờng = 100% chia đồ thị thành hai vùng phía trên là không khí ẩm
cha bão hòa, vùng phía dới là không khí ẩm quá bão hòa.