bài giảng kỹ thuật nhiệt

KỸ THUẬT
NHIỆT
Lê Anh Sơn
Bộ môn: Động Lực
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG
 NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT
 Những khái niệm cơ bản
 Môi chất và cách xác định trạng thái của chúng
 Các quá trình nhiệt động của môi chất
 Chu trình nhiệt động
 TRUYỀN NHIỆT
 Dẫn nhiệt
 Trao đổi nhiệt đối lưu
 Trao đổi nhiệt bức xạ
 Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
TÀI LIỆU HỌC TẬP VÀ CÁCH TÍNH ĐIỂM
 Tài liệu học tập
 Kỹ thuật nhiệt: PGS.TS. Bùi Hải; PGS.TS. Trần
Thế Sơn
 Bài tập kỹ thuật nhiệt: PGS.TS. Bùi Hải
 Tài liệu tham khảo
 Nhiệt kỹ thuật: PGS.TS. Nguyễn Bốn; PGS.TS.
Hoàng Ngọc Đồng
 Bài tập kỹ thuật nhiệt: PGS.TS. Nguyễn Bốn;
PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng
 Và các sách kỹ thuật nhiệt khác
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
TÀI LIỆU HỌC TẬP VÀ CÁCH TÍNH ĐIỂM
 Cách tính điểm

 Điểm chuyên cần: điểm danh 3 lần bất kỳ + 1 bài
kiểm tra 15 phút
 Điểm kiểm tra giữa kỳ: sẽ được thông báo trước
lịch kiểm tra 1 tuần
 Điểm thi:
 Đề thi bao gồm 2 phần: Phần lý thuyết và phần bài tập
 Làm bài trong vòng 60 phút
 Không được sử dụng tài liệu
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
PHẦN THỨ NHẤT
NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT (CƠ NĂNG - NHIỆT NĂNG)
 Máy nhiệt thuận chiều (nhóm động cơ
nhiệt): biến đổi nhiệt năng → cơ năng
- Thuận chiều: vì biểu diễn trên đồ thị, quá trình
theo chiều kim đồng hồ
- Thuận chiều: vì được phát minh ra trước 
 Máy nhiệt ngƣợc chiều (nhóm máy lạnh,
bơm nhiệt): biến đổi cơ năng → nhiệt năng
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT THUẬN CHIỀU
ĐỘNG CƠ NHIỆT (NHIỆT NĂNG → CƠ NĂNG )
Forward Heat Engine
LTER= Low Temperature Energy Reservoir
HTER= High Temperature Energy Reservoir
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT THUẬN CHIỀU
THIẾT BỊ HƠI NƢỚC ĐẦU TIÊN
 Do người Hy lạp phát

minh vào thể kỷ thứ 1
sau công nguyên.
 700 năm trước đó,
cũng người Hy lạp đã
phát minh ra xe chạy
trên đường Ray nhưng
mãi thế kỷ 18 loài
người mới biết kết hợp
2 thiết bị đó với nhau.
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT THUẬN CHIỀU
ĐỘNG CƠ NHIỆT KIỂU PÍT-TÔNG TỊNH TIẾN (3 CẤP)
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT THUẬN CHIỀU
ĐỘNG CƠ NHIỆT KIỂU TUA-BIN
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
CÁC LOẠI MÁY NHIỆT
THUẬN CHIỀU KHÁC
 Động cơ đốt trong
 Tua-bin khí
 Động cơ phản lực
 Động cơ phản lực tên lửa
 Pin nhiệt điện và nhiệt điện tử (biến đổi
trực tiếp nhiệt năng thà nh điện năng)
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT NGƢỢC CHIỀU
MÁY LẠNH, BƠM NHIỆT (CƠ NĂNG → NHIỆT NĂNG )
Reverse Heat Engine
LTER= Low Temperature Energy Reservoir
HTER= High Temperature Energy Reservoir

Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT NGƢỢC CHIỀU
TỦ LẠNH GIA ĐÌNH
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÁY NHIỆT NGƢỢC CHIỀU
CHU TRÌNH DÙNG HƠI, CÓ MÁY NÉN
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
CÁC LOẠI MÁY NHIỆT
NGƢỢC CHIỀU KHÁC
 Chu trình hơi - hấp thụ (không dùng máy
nén để tăng áp, sử dụng chất hấp thụ tru ng
gian để “thu hồi” hơi ở áp suất thấp, sau đó
tăng áp dung dịch đặc bằng bơm rồi dùng
nhiệt năng để tách hơi áp suất cao khỏi
dung dịch đặc)
 Chu trình máy lạnh nhiệt điện (biến đổi
trực tiếp điện năng thành nhiệt năng -
ngược lại với pin nhiệt điện)
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
ỨNG DỤNG MÁY NHIỆT NGƢỢC CHIỀU
 Điều hoà không khí (làm lạnh, sƣởi ấm),
hút ẩm trong các lĩnh vực: dân dụng, công
nghiệp
 Tủ sấy quần áo, máy sấy nông sản, thực
phẩm
 Kho lạnh, tủ lạnh bảo quản thực phẩm
 Kho lƣu trữ tài liệu (sách báo, phim
ảnh…)
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
TỔNG QUÁT PHẦN 1

 Môi chất và hệ nhiệt động: phương pháp
thu nhỏ phạm vi khảo sát
 Các thông số trạng thái của môi chất: cách
xác định một trạng thái của môi chất và biểu
diễn thành một điểm trên đồ thị
 Các quá trình nhiệt động: cách tính toán
nhiệt, công của một quá trình và biểu diễn
thành một đường trên đồ thị
 Các chu trình nhiệt động: cách tính toán
nhiệt, công của một chu trì nh máy nhiệt và
biểu diễn thành một đường khép kín trên đồ
thị
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
MÔI CHẤT
 Chất trung gian thực hiện quá trình biến đổi
giữa công và nhiệt.
 Môi chất thường ở thể khí vì khả năng trao
đổi công của chất khí lớn (do thay đổi thể
tích lớn).
 Môi chất trong tự nhiên đều là khí thực. Tín h
toán với khí thực phải dùng bảng hoặc đồ thị.
Tro ng một số trường hợp (vd: không khí,
hyđrô, ôxy ở áp suất thấp và nhiệt độ bình
thường), môi chất có thể xem là khí lý tưởng
khi bỏ qua thể tích phân tử, nguyên tử và lực
tương tác giữa chúng. Tính toán với khí lý
tưởng có thể dùng phương trình trạng thái và
các công thức.
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
HỆ NHIỆT ĐỘNG

 Là phần tách ra để nghiên cứu. Phần còn lại
gọi là môi trường.
 Gồm có 4 loại: hệ kín, hệ hở, hệ đoạn nhiệt
và hệ cô lập.
 Khái niệm hệ nhiệt động mang tính tương
đối, phụ thuộc vào quan điểm của người khảo
sát.
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI
 Đại lượng vật lý có giá trị xác định ở một
trạng thái nhất định (không phụ thuộc vào
quá trì nh).
 Thông số trạng thái cơ bản (nhiệt độ, áp suất,
thể tích riêng): đo được trực tiếp
 Hàm trạng thái: phải tín h qua các thông số
trạng thái cơ bản
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
THỂ TÍCH RIÊNG
 Là thể tích của một đơn vị khối lượng
3
3
mkg;
1
kgm;
vV
G
G
V
v




Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
ÁP SUẤT (CHẤT LỎNG HOẶC CHẤT KHÍ)
 Là lực tác dụng của các phân tử theo phương
pháp tuyến lên một đơn vị diện tích thành
bình
 Đơn vị đo áp suất: N/m
2
hay Pa. Tính toán
với khí lý tưởng: đổi đơn vị về Pa; Với khí
thực: đổi về bar hoặc MPa hoặc at tuỳ theo
đơn vị dùng tro ng bảng và đồ thị
2
mN;
S
F
p 
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
PHÂN LOẠI ÁP SUẤT
 Áp suất tuyệt đối p (là thông số trạng thái)
 Áp suất tuyệt đối của khí quyển p
o
 Áp suất dư p
d
p = p
o
+ p
d
 Độ chân không p

ck
p = p
o
- p
ck
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
NHIỆT ĐỘ
 Là mức đo độ nóng, lạnh của vật. Theo
thuyết động học phân tử, là số đo động năng
của các phân tử.
 Thang nhiệt độ: t[
o
C], T[K], t[F]
T = 273,15 + t
 Dụng cụ đo nhiệt độ: nhiệt kế.
 Các loại nhiệt kế: nhiệt kế chất lỏng (thuỷ
ngân, rượu…); nhiệt kế điện trở; cặp nhiệt;
nhiệt kế bán dẫn…
Lê Anh Sơn. Power engineering department. HUA
NỘI NĂNG
 Là toàn bộ năng lượng bên trong vật. Ký
hiệu: U [J] hay u [J/kg ].
 Trong nhiệt động, chỉ xét nội nhiệt năng vì
biến đổi của các dạng nội năng khác (hoá
năng, năng lượng nguyên tử) luôn = 0.
 Nội năng gồm: nội động năng ( phụ thuộc
nhiệt độ) và nội thế năng (phụ thuộc vào
khoảng cách giữa các phân tử hay thể tích
riêng). u = u(T,v) hoặc u = u(T) với khí LT.