Bài giảng môn học Kỹ thuật nhiệt - Giảng dạy cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm và sau thu hoạch

3/23/2015
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
BÀI GIẢNG MÔN HỌC: KỸ THUẬT NHIỆT
Giảng dạy cho sinh viên ngành công nghệ thực phẩm và
STH
CBGD: Ths. LÊ NHƯ CHÍNH
Đơn vị: Bộ môn Kỹ thuật nhiệt lạnh , Khoa Cơ Khí
Nha trang, tháng 12 năm 2014
Chương 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
I. Môi chất và hệ nhiệt động
1. Môi chất:
- Để thực hiện quá trình biến đổi giữa nhiệt và công trong
máy nhiệt người ta dùng chất trung gian gọi là môi chất
(chất môi giới)
2. Hệ nhiệt đông:
Hệ nhiệt động (HNĐ) là một vật hoặc nhiều vật được
tách riêng ra khỏi các vật khác để nghiên cứu những tính
chất nhiệt động của chúng. Tất cả những vật ngoài HNĐ
được gọi là môi trường xung quanh. Vật thực hoặc tưởng
tượng ngăn cách hệ nhiệt động và môi trường xung
quanh được gọi là ranh giới của HNĐ.
Hệ kín:
• Hệ nhiệt động kín - HNĐ trong đó không có sự trao
đổi vật chất giữa hệ và môi trường xung quanh.
Hệ nhiệt động hở - HNĐ trong đó có sự trao đổi vật chất
giữa hệ và môi trường xung quanh.
• Hệ nhiệt động cô lập - HNĐ được cách ly hoàn toàn với
môi trường xung quanh.
Hệ đoạn nhiệt: là hệ không trao đổi nhiệt với môi trường

3. Các thông số trạng thái của môi chất:
Thông số trạng thái của MCCT là các đại lượng vật lý đặc trưng
cho trạng thái nhiệt động của MCCT.
- Trạng thái cân bằng nhiệt động là trạng thái trong đó các thông
số trạng thái của HNĐ có giá trị như nhau trong toàn bộ HNĐ và
không đổi theo thời gian nếu như không có tác động (nhiệt hoặc
công) từ môi trường xung quanh. Ngược lại, trạng thái khi các
thông số trạng thái có giá trị khác nhau trong HNĐ được gọi là
trạng thái không cân bằng.
3/23/2015
2
-Các thông số nhiệt độ, thể tích riêng được gọi là thông số
trạng thái cơ bản vì chúng có thể đo trực tiếp được. Các thông
số còn lại gọi là hàm trạng thái vì không đo trực tiếp đươc.
a.THỂ TÍCH RIÊNG VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG
• Thể tích riêng (v) – là thể tích của một đơn vị khối lượng
[m
3
/kg]
• Khối lượng riêng (ρ) - Khối lượng riêng - còn gọi là mật
độ - của một chất là khối lượng ứng với một đơn vị thể
tích của chất đó : ρ = G/V , [kg/m
3
]
b. Áp suất:
Áp suất của lưu chất (p) - lực tác dụng của các phân tử
theo phương pháp tuyến lên một đơn vị diện tích thành
chứa. P = F/S, pa
3
V

v (m /kg)
G

Đơn vị áp suất
1) N/m
2
; 5) mm Hg (tor - Torricelli, 1068-1647)
2) Pa (Pascal) ; 6) mm H
2
O
3) at (Technical Atmosphere) ; 7) psi (Pound per Square Inch)
4) atm (Physical Atmosphere) ; 8) psf (Pound per Square Foot)
2. Các đơn vị đo:
- Theo hệ SI:
1Mpa = 10 bar = 1000 Kpa = 1.000.000 pa, 1 N/m2 = 1Pa
- Theo hệ cũ:
1 at kỹ thuật:
1at = 735.6mmHg = 1kG/cm2 = 10mH20 = 0,981bar =
9,81.104 N/m2
1 at vật lý: 1atm = 760mmHg = 1,013 bar; 1 Torr = 1mmHg
- Theo hệ Anh-Mỹ:
PSI (Pound per Square Inche): 100 PSI = 7kg/cm2 ; inHg,
• Phân loại áp suất
1) Áp suất khí quyển (p
kq
) - áp suất của không khí tác
dụng lên bề mặt các vật trên trái đất.
2) Áp suất dư (p
d
) - áp suất của lưu chất so với môi

trường xung quanh
p
d
= p - p
kq
3) Áp suất tuyệt đối (p) - áp suất của lưu chất so với
chân không tuyệt đối.
p
tđ
= p
d
+ p
kq
4) Độ chân không (p
ck
) - phần áp suất nhỏ hơn áp suất
khí quyển.
P
cktđ
= p
kq
- p
ck
3/23/2015
3
4. Nhiệt độ:
Khái niệm
Nhiệt độ (T) - số đo trạng thái(nóng, lạnh) của vật. Theo
thuyết động học phân tử, nhiệt độ là số đo động năng
trung bình của các phân tử .

• Thang nhiệt độ
- Nhiệt độ bách phân: Celsius (
0
C)
- Thang nhiệt độ Fahrenheit, đơn vị: (
0
F)
- Thang nhiệt độ Kelvin: ký hiệu T đơn vị: (
0
K)
- Thang nhiệt độ Rankine (
0
R)
1.3.4. NỘI NĂNG
Nội năng ký hiệu là U(J), hay u(j/kg)
- gọi tắt là nội năng - là năng lượng do chuyển động
của các phân tử bên trong vật và lực tương tác giữa
chúng.
-Nội năng gồm 2 thành phần : nội động năng (u
d
) và nội
thế năng (u
p
). Nội động năng liên quan đến chuyển
động của các phân tử nên nó phụ thuộc vào nhiệt độ
của vật. Nội thế năng liên quan đến lực tương tác giữa
các phân tử nên nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa
các phân tử. Như vậy, nội năng là một hàm của nhiệt
độ và thể tích riêng : u = u (T, v)
du = C

v
dT hay ΔU = G Δu = G.C
v
(T
2
– T
1
)
di = C
p
dT , ΔI = G.C
p
(T
2
- T
1
)
T: Nhiệt độ tuyệt đối của môi chất
3/23/2015
4
PHƯƠNG TRÌNH ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT
1. NHIỆT DUNG RIÊNG VÀ CÁCH TÍNH NHIỆT
- Nhiệt NDR của môi chất là lượng nhiệt cần để tăng nhiệt
độ của một đơn vị đo lường vật chất lên 1độ trong một quá
trình nào đó.
- NDR ký hiệu C
V
tc thể
tích riêng của môi chất ở ĐKTC
Với khí lý tưởng thì NDR đẳng áp và đẳng tích như sau:

Với khí lý tưởng thì ta có biểu thức sau:
3/23/2015
5
Tính nhiệt theo nhiệt dung riêng Q, kJ
-Nếu quá trình đẳng áp: Q = G.C
p
(t
2
- t
1
)
-Nếu quá trình đẳng tích: Q = G.C
v
(t
2
- t
1
)
-Nếu quá trình đa biến: Q = G.C
n
(t
2
- t
1
)
Trong đó: C
p
: nhiệt dung khối lượng đẳng áp, kJ/kg.
0
K

II.1. NHIỆT VÀ CÔNG
II.1.1. Phương pháp xác định nhiệt
II.1.2. Phương pháp xác định công
CHƯƠNG II
ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT
II.1.1. Phương pháp xác định nhiệt
 Hình thái thể hiện công khi có sự chuyển
dịch.
 Hình thái thể hiện nhiệt khi có sự chênh
lệch nhiệt độ.
a. Xác định nhiệt theo nhiệt dung riêng
b. Xác định nhiệt theo biến thiên entropi
 Khái niệm nhiệt dung riêng
o
dq
C ;(kJ / dvmc K)
dt

Nhiệt dung riêng của chất khí là nhiệt
lượng cần thiết cung cấp cho một đơn vị
chất khí để nhiệt độ của nó tăng lên một độ
theo một quá trình nào đó.
a. Xác định nhiệt theo nhiệt dung riêng
3/23/2015
6
 Phân loại NDR
 Theo đơn vị đo môi chất:
1[kg] - NDR khối lượng, C[kJ/kg.độ]
1[m
3

tc] - NDR thể tích, C’[kJ/m
3
tc .độ]
1[kmol] - NDR kmol, C
µ
[kJ/kmol.độ]
 Theo tính chất quá trình:
+ Quá trình có áp suất không đổi
NDR khối lượng đẳng áp, C
p
(kJ/kg.độ)
NDR thể tích đẳng áp, C’
p
(kJ/m
3
tc
.độ)
NDR kmol đẳng áp, C
µp
(kJ/Kmol.độ)
+ Quá trình có thể tích không đổi
NDR khối lượng đẳng tích, C
v
(kJ/kg.độ)
NDR thể tích đẳng tích, C’
v
(kJ/m
3
tc
.độ)

NDR kmol đẳng tích, C
µv
(kJ/Kmol.độ)
 Quan hệ giữa các NDR
p
v
''
v tc v p tc p
C
C
C v .C ;C v .C


   

pp
vv
CC
k
CC



k- số mũ đoạn nhiệt
Công thức Mayer: C
p
- C
v
=R
3/23/2015

7
 Sự phụ thuộc của NDR vào nhiệt độ
C = a
o
+ a
1
.t
C = a
o
+ a
1
.t + a
2
.t
2
C = a
o
+ a
1
.t + a
2
.t
2
+a
3
t
3
+…+ a
n
t

n
a
0
, a
1
,…a
n
– các hệ số
Với khí lý tưởng C = const
BẢNG NHIỆT DUNG RIÊNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG
Loại khí K=C
p
/C
v
C
v
[kJ/kmol.K]
C
p
[kJ/kmol.K]
Khí 1 nguyên tử
Khí 2 nguyên tử
Khí 3 hoặc
nhiều nguyên tử
1,67
1,40
1, 30
12,6
20,9
29, 3

20,9
29,3
37,7
 Xác định nhiệt lượng
dq = C.dt
2
12
1
q C.dt

o
dq
C ;(kJ /dvmc K)
dt

 Nếu C = const thì q
12
= C.(t
2
-t
1
)
 Nếu c = a
0
+ a
1
t
     
2
1

2
t
12
12 0 1 0 1 2 1 2 1
t
1
tt
q a a t .dt a a t t . t t
tb
2
C


      



q
12
= q
02
- q
01
21
tt
12 tb 2 tb 1
00
q = C .t -C .t
Trong tài liệu:
t

1
0
0
a
C = a + a'.t;a' =
2
3/23/2015
8
b. Xác định nhiệt theo biến thiên entropi
dq = T.ds
dq
ds
T

2
12
1
q T.ds

ds
s
T
1
2
s
1
s
2
T
1

T
2
T
Nếu T=const thì q
12
=T(s
2
-s
1
)
Nếu T=f(s) thì
2
12
1
q f(s).ds

Theo tính chất toán học:
2
1
s
12
s
dientich(s 12s ) T.ds

Vì vậy đồ thị T-s gọi là đồ thị nhiệt.
Quy ước:
+ Nếu q > 0 môi chất nhận nhiệt
+ Nếu q < 0 môi chất thải nhiệt.
II.1.2. Phương pháp xác định công
dl

lđ
= d(pv)
Với quá trình kín ( trạng thái 1 trùng với
trạng thái 2) công lưu động bằng không.
a. Công lưu động: l
lđ
(J/kg); L
lđ
=G.l
lđ
(J)
Công lưu động là công do bản thân môi
chất sản sinh ra để mang nó đi:
b. Công thay đổi thể tích:l
gn
(J/kg);L
gn
(J)
đl
gn
=p.F.dx=p.dv
2
1
v
gn
v
l = p.dv

Diện tích (v
1

12v
2
) = l
gn
dv
dv
p
3/23/2015
9
c. Công kỹ thuật: l
kt
(J/kg); L
kt
=G.l
kt
(J)
đl
kt
= đl
gn
- dl
lđ
= p.dv - d(pv)
= pdv - pdv – vdp = -vdp
2
1
p
kt
p
l v.dp


Công kỹ thuật là công môi chất sinh ra mà
ta có thể sử dụng được.
p
2
p
1
dp
v
Diện tích (p
1
12p
2
)=l
kt
Quy ước: Nếu l
gn
>0 - môi chất sinh công
l
gn
<0 - môi chất nhận công
II.2.1. Ý nghĩa
- Mối tương quan giữa nhiệt năng và các
dạng năng lượng khác.
- Tính bảo toàn của năng lượng.
II.2.2. Nội dung
Cấp cho môi chất một lượng nhiệt đq, làm
cho nội năng biến thiên một lượng du, khi
đó môi chất sẽ giãn nở sinh công đl
gn

.
II.2. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1
đq = du + đl
gn
= du + pdv
đq = du + p.dv
đq = di - vdp = di + đl
kt
= du + p.dv + v.dp - v.dp
= d(u + pv) - v.dp
đq = du + đl
gn
= du + pdv
đq = di + đl
kt
= di - vdp
3/23/2015
10
Với khí lý tưởng:
đq = C
v
.dT + p.dv
đq = C
p
.dT - v.dp
Với một quá trình cụ thể:
q=u+l
gn
q=i+l
kt

II.3.1. Khái niệm quá trình nhiệt động
Quá trình nhiệt động là quá trình biến đổi
liên tục của các thông số trạng thái từ trạng
thái cân bằng này sang một trạng thái cân
bằng khác.
 Một số giả thiết:
- Các quá trình đều là thuận nghịch và trạng
thái là trạng thái cân bằng
- Môi chất phải là KLT và xét cho 1 (kg)
II.3. QT NHIỆT ĐỘNG CỦA KHÍ LT
- Bước 1: Khái niệm quá trình
- Bước 2: Quan hệ giữa các thông số
- Bước 3: Biểu diễn trên đồ thị p-v và T-s
- Bước 4: Xác định q, l
gn
, l
kt
, u, i, s
 Các bước nghiên cứu một quá trình:
 Khái niệm quá trình đa biến: Quá trình
đa biến là một quá trình tổng quát của khí
lý tưởng, trạng thái thay đổi theo một quy
luật bất kỳ đq = C
n
.dt
II.3.2. Quá trình đa biến
 Biểu thức tổng quát
Biểu thức của định luật nhiệt động 1:
đq = C
v

.dT + p.dv
đq = C
p
.dT - v.dp
3/23/2015
11
Thay đq = C
n
.dt
pv
n
=const
np
nv
CC
n
CC



n= const - số mũ đa biến;
Ứng với mỗi giá trị của n ta có một quá
trình nhiệt động cụ thể và tìm được biểu
thức nhiệt dung riêng của quá trình đó.
nv
nk
C C .
n1




II.3.3.Quá trình đẳng áp
 Khái niệm: p=const; n=0; C
n
=C
p
 Quan hệ giữa các thông số:
22
11
vT
vT

s
v
p
T
1 2
p
1
=p
2
1
2
s
1
s
2
 Đồ thị
 Xác định nhiệt và công, u, i
Với mọi quá trình ta có: du = C

v
dT
u = C
v
T = C
v
(T
2
- T
1
) = C
v
(t
2
- t
1
)
2
gn 2 1
1
l pdv p(v v )  

2
kt
1
l vdp 0  

đq = C
p
.dT và q = C

p
.t = C
p
.T = i
3/23/2015
12
II.3.4. Quá trình đẳng tích
 Khái niệm: v=const; n=±∞; C
n
=C
v
 Quan hệ giữa các thông số:
22
11
pT
pT

s
v
p
T
1
2
v
1
= v
2
1
2
p

s
1
s
2
 Đồ thị
2
v
p=const
v=const
 Xác định nhiệt và công, i, u
Với mọi quá trình ta có: di = C
p
dT
i = C
p
T = C
p
(T
2
-T
1
) = C
p
(t
2
- t
1
)
đq = C
v

.dT và q = C
v
.t = C
v
.T = u
2
gn
1
l pdv 0

2
kt 2 1
1
l vdp v(p p )    

II.3.5. Quá trình đẳng nhiệt
 Khái niệm: T=const; n=1; C
p
=C
v
 Quan hệ giữa các thông số:
21
12
pv
pv

3/23/2015
13
s
v

p
T
1
2
T
1
=T
2
1
2
s
1
s
2
 Đồ thị
 Xác định nhiệt và công, i, u
Với mọi quá trình : di = C
p
.dT = 0
Với mọi quá trình : du = C
v
.dT = 0
22
21
gn 1 1
12
11
vp
dv
l pdv p v RTln RTln

v v p
   

22
2
12 gn12 1 1 kt
1
11
v
dv
q l pdv p v RTln l
vv
    

II.3.6. Quá trình đoạn nhiệt
 Khái niệm: q=0; n=k; C
n
=0; s=const
pv
k
= const
 Quan hệ giữa các thông số:
12
21
k
pv
pv





k k 1
2 1 2 1
1 2 1 2
T v v v
.
T v v v

   

   
   
1 k 1
kk
2 2 1 2
1 1 2 1
T p p p
.
T p p p

   

   
   
k
21
12
pv
pv





 Đồ thị
1
p
2
T
T
s
1
2
s
1
=s
2
v
1
v
2
s=const
T=const
2
s
3/23/2015
14
 Xác định nhiệt và công, i, u
u = C
v
.T = C

v
.(T
2
- T
1
) = C
v
.(t
2
- t
1
)
i = C
p
.T = C
p
.(T
2
- T
1
) = C
p
.(t
2
- t
1
)
 
gn 1 1 2 2 1 2
1R

l p v p v (T T )
k 1 k 1
   

 
kt gn 1 1 2 2 1 2
kR
l k.l . p v p v k. .(T T )
k 1 k 1
    

q = u + l
gn
= 0
l
gn
= - u= - C
v
.(T
2
- T
1
)
 Xác đinh

s của các qúa trình
dq
ds
T


 Theo phương pháp tổng quát
đq = C
v
dT + pdv
đq = C
p
dT - vdp
v
dT pdv
ds C
TT

22
v
11
Tv
s C ln R ln
Tv
  
p
dT vdp
ds C
TT

p
dT Rdp
ds C
Tp

22

p
11
Tp
s C ln R ln
Tp
  
pR
Tv

 Theo từng quá trình
T
dT
Cds
v

1
2
v
T
T
lnCs 
v = const: đq =C
v
dT
T
dT
Cds
p

1

2
p
T
T
lnCs 
p = const: đq =C
p
dT
s = const: đq = 0
0s 
T
dq
ds 
T= const:
T
q
s 
3/23/2015
15
II.4. QUÁ TRÌNH CỦA KHÍ THỰC
II.4.1. Quá trình hóa hơi đẳng áp
a
o
v
v’’
v’
1
2 43
p
p

k
1’
2’
5’
4’
p’
t=0
o
C
5
3’
II.4.2. Một số khái niệm
a. Hiện tượng bay hơi
b. Hiện tượng sôi
t=t
sôi
=t
s(p);
p=p
sôi
=p
s(t)
c. Nhiệt ẩn hóa hơi: r(J/kg)
Nhiệt ẩn hóa hơi là nhiệt lượng cần thiết để
biên 1(kg) nước sôi hóa hơi hoàn toàn.
3/23/2015
16
e. Hơi quá nhiệt: t>t
s
d. Hơi bão hòa

 Hơi bão hòa khô: không chứa nước sôi
 Hơi bão hòa ẩm: có chứa nước sôi
x=Lượng hơi bão hòa khô/Lượng hơi bão hòa ẩm
x=0 đường nước sôi đường giới hạn dưới
x=1 đường hơi bão hòa khô đường giới hạn trên
0<x<1 hơi bão hòa ẩm
II.4.3. Bảng và đồ thị của hơi nước
a. Bảng số
 Bảng nước và hơi nước bão hòa
 Theo p: t
s
, i’, i’’, s’, s’’…
 Theo t: p
s
, i’, i’’, s’, s’’…
 Trạng thái hơi bão hòa ẩm:
i
x
= (1 - x).i’ + x.i’’
x
i i'
x
i'' i'



 Bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt
b. Đồ thị
 Đồ thị T-v
 Đồ thị T-s

3/23/2015
17
 Đồ thị i-s
II.4.4. QT nhiệt động của khí thực
 Các bước tính toán một quá trình
 Xác định biến thiên nội năng u
u = u
2
- u
1
= (i
2
- p
2
v
2
) - ( i
1
- p
1
v
1
)
 Xác định nhiệt lượng q
v = const: q = u + l
gn
= u; (l
gn
= 0)
p = const: q = i = (i

2
- i
1
); (l
kt
=0)
T = const; q = T.s = T.(s
2
- s
1
)
s=const; q=0
 Xác định công l
gn
và l
kt
v = const: l
gn
= 0; l
kt
= v.(p
1
- p
2
)
p = const: l
gn
= p.(v
2
- v

1
); l
kt
= 0
T = const: l
gn
= q - u; q = i + l
kt
; l
kt
= q-i
s=const: q=0; l
gn
= - u; l
kt
= - i =(i
1
- i
2
)
II.5.1. Khái niệm và phân loại
a. Khái niệm không khí ẩm
KK ẩm =KK khô (O
2
, N
2
…) + H
2
O (hơi)
b. Phân loại

 KK ẩm chưa bão hòa: G
h
<G
hmax
; p
h
<p
s
 KK ẩm bão hòa: G
h
=G
hmax
; p
h
=p
s
 KK ẩm quá bão hòa: G
h
>G
hmax
; p
h
=p
s
II.5. CÁC QUÁ TRÌNH CỦA KK ẨM
3/23/2015
18
II.5.2. Các TS cơ bản của KK ẩm
a. Áp suất:
p = p

h
+ p
k
V=V
h
=V
k
T=T
h
=T
k
b. Khối lượng:
G = G
h
+ G
k
c. Độ ẩm tuyệt đối và tương đối
 Độ ẩm tuyệt đối: 
h
h
h
G
ρ
V

 Độ ẩm tương đối: φ
hh
hmax s
ρ
ρ


  

-Với φ=0 thì p
h
=0 ta có không khí khô
-Với φ=1=100% ta có kk ẩm bão hòa
- Với 0< φ<1 ta có kk ẩm chưa bão hòa
d. Độ chứa ẩm
h
k
G
d
G

h h k h k h
k h k k h k
G p V R Τ p R p
d . . 0,622
GRΤ p V p R p
   
h
h
p
d 0,622
p-p

s
s
φp

d 0,622
p-φp

s
max
s
p
d 0,622
p-p

f. Entanpi của không khí ẩm
i= i
k
+ d.i
h
i = 1,0048.t + (2500 + 1,93.t)d
3/23/2015
19
II.5.3. Đồ thị I - d và ứng dụng
a. Đồ thị I-d
 Cách xây dựng:
- Góc hợp bởi I và d: 90
o
và 135
o
- Áp suất khí quyển: p
kq
= 760mmHg
p
kq

= 745mmHg
 Các đường biểu diễn
b. Ứng dụng đồ thị I-d
 Trong kỹ thuật sấy đẳng áp:
I
d
1
=d
2
d
3
φ = 100%
1
2
3
d
I
2
=I
3
I
1
k
31
1
G
dd


Q=G

k.
i=G
k
(i
2
- i
1
)
Xét với 1 kg KK khô thì lấy được (d
3
-d
1
)
G
k
1(kg ẩm)
3/23/2015
20
 Trong kỹ thuật hỗn hợp đẳng áp:
d
1
0
2
d
1
d
o
d
1
I

o
I
2
I
1
I
2
G
o
i
o
= G
1
i
1
+ G
2
i
2
mà G
o
= G
1
+ G
2
(G
1
+ G
2
)i

o
= G
1
i
1
+ G
2
i
2
G
1
i
o
+ G
2
i
o
= G
1
i
1
+ G
2
i
2
G
1
(i
o
- i

1
) = G
2
(i
2
- i
o
)
2o
1
2 o 1
ii
G
G i i



Chương III
ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 2 VÀ CHU TRÌNH
CARNOT
III.1. Ý nghĩa và nội dung
III.2. Chu trình nhiệt động
III.3. Chu trình Carnot
III.1. Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG ĐỊNH LUẬT
NHIỆT ĐỘNG 2
III.1.1. Ý nghĩa
III.1.2. Nội dung
- Nhiệt chỉ truyền từ nơi có T cao đến nơi có T thấp,
muốn tiến hành ngược lại ta phải tốn công.
- Không thể biến hoàn toàn nhiệt thành công

- Chiều hướng, điều kiện chuyển hóa năng lượng
- Hiệu quả chuyển hóa năng lượng
3/23/2015
21
III.2. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG
III.2.1. Khái niệm
III.2. 2. Phân loại
a. Chu trình thuận chiều
- Khái niệm:
l
o
>0
q
1
> 0 - tổng nhiệt lượng cấp cho môi chất
q
2
< 0 - tổng nhiệt lượng thải ra
l
o
> 0 - tổng công sinh ra của chu trình
- Kết quả:
1 o 2
q l q
1 2 2
o
t
1 1 1
q q q
l

1
q q q

    
- Hiệu suất nhiệt
b. Chu trình ngược chiều
- Kết quả:
2 o 1
q l q
- Khái niệm:
l
o
< 0
q
2
> 0 - tổng lượng nhiệt nhận vào
q
1
< 0 - tổng nhiệt lượng thải ra
l
o
< 0 – tổng công nhận vào của chu trình
- Hệ số làm lạnh
22
o 1 2
qq
l q q
  

- Hệ số làm nóng

11
o 1 2
qq
1
l q q
     

3/23/2015
22
III.3. CHU TRÌNH CARNOT
III.3.1. Chu trình Carnot thuận chiều
a. Giới thiệu chu trình
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-3: Giãn nở đẳng nhiệt
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1: Nén đẳng nhiệt
s= const
s= const
s= consts= const
2
1
3
4
1
2 3
4
b. Đồ thị p-v và T-s
c. Hiệu suất nhiệt
2
C

1
q
1
q
  
q
1
= q
23
= T
H
.(s
3
– s
2
)
q
2
= q
41
= T
L
.(s
1
– s
4
)
2
L
C

1H
q
T
11
qT
    
III.3.2. Chu trình Carnot ngược chiều
a. Giới thiệu chu trình
1-2: Nén đoạn nhiệt
2-3: Nén đẳng nhiệt
3-4: Giãn nở đoạn nhiệt
4-1: Giãn nở đẳng nhiệt
c. Hệ số làm lạnh
22
C
o 1 2
qq
l q q
  

q
2
= q
41
= T
L
.(s
1
– s
4

)
q
1
= q
23
= T
H
.(s
3
– s
2
)
2 2 L
C
0 1 2 H L
q q T
l q q T T
   

b. Đồ thị p-v của chu trình
1
2
3
4
l
o
<0
T
s
1

2
3
4
T
H
T
L
3/23/2015
23
CHƯƠNG IV
CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT
SỐ THIẾT BỊ NHIỆT
A. Chu trình ngược chiều
IV.3. Chu trình của khí lý tưởng
IV.4. Chu trình của khí thực
IV.3. CHU TRÌNH THIẾT BỊ LÀM LẠNH
DÙNG MÁY NÉN KHÍ
A. 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:
22
o 1 2
qq
ε = =
l q -q
q
2
= q
41
= C
p

(T
1
– T
4
)
q
1
= q
23
= C
p
(T
3
– T
2
)
23
14
1
ε=
T -T
-1
T - T
3/23/2015
24
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
ω
1
ω
2
i
1
i
2
p
1
p

2
T
cb
= 6,75T
k
T
1
>T
cb
thì T
2
>T
1
T
1
<T
cb
thì T
2
<T
1
3/23/2015
25
4. Giới thiệu chu trình
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt
2-3: Quá trình thải nhiệt đẳng áp
3-4: Quá trình tiết lưu i
3
= i
4

4 -1: Quá trình nhận nhiệt hoá hơi đẳng áp
T
s
k
T
k
T
0
p
k
p
o
1
2
3
4
5. Hệ số làm lạnh của chu trình
22
o 1 2
qq
ε = =
l q - q
q
2
= q
41
= i
1
– i
4

q
1
= q
23
= i
3
– i
2
o 1 2
l = q -q
13
2
o 2 1
i -i
q
ε = =
l i -i
o 1 2 2 1
l = q - q = i -i