Quá Trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng

Tóm tt tun3
Ü Chng 2: inh luât nhiêt đông th nhât (LN 1)
va cac qua trinh nhiêt đông c ban cua khi ly tng
2.1 Ý ngha LN 1
2.2 Công – Nhit lng
2.3 LN 1 cho h kín
TUN 3
2.4
LN 1 cho h h
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.1
p.1
2.5 Mt s quá trình nhit đng c bn
ca khí lý tng
TUN 4
2.5 Mt s qua trinh nhiêt đông c ban cua khi ly tng (KLT)
TUN 4
TUN 4
2.5.1 Các bc tính toán trong 1 quá trình đi viKLT
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.2
p.2
2.5.2 Quá trình đng tích v = const
2.5.3 Quá trình
đng áp p = const
2.5.4 Quá trình
đng nhit T = const

2.5.5 Quá trình
đon nhit Q = 0
2.5.6 Quá trình
đa bin pv
n
= const
2.5.1 Các bc tính toán trong 1 quá trình
đi vi Khí lý tng
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.3
p.3
Bc 1: phác tho s đ trao điNNG LNG ca quá trình
111
RTvp =
222
RTvp
=
(u
1
, h
1
, s
1
)
(u
2
, h
2

, s
2
)
Quá trình 1-2
Q, W ?
Bc 2: xác đnh :
- Các thông s nào đãbit ?
- Các thông s nào cn phi tìm ?
- Quá trình biu din = PT gì ?
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.4
p.4
Bc 3: TÍNH TOÁN
1/ T PT biu din quá trình å xác đnh quan h gia
p
1
, v
1
, T
1
p
2
, v
2
, T
2
Chú ý:
KLT å c

p
=c
v
+ R
2/
(
)
1212
TTcuuu
v
−
=
−
=Δ
(kJ/kg)
(
)
1212
TTciii
p
−
=
−=Δ
(kJ/kg)
T
dq
ds =
(kJ/kg.K)
3/ Công giãn n
(nén) ca quá

trình:
∫
=
2
1
v
v
pdvw
Công k
thut
ca
quá trình:
∫
−=
2
1
p
p
KT
vdpw
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.5
p.5
4/ Nhit lng tham gia trong quá trình: 1 trong 3 cách
(chú ý: dùng NDR c gì là ph
thuc vào tính cht ca quá trình)
(T PT đnh lut nhit đng th nht)
()

12
TTcq
−
=
*
(kJ/kg)
wuq
+
Δ=
(kJ/kg)
*
hoc
∫
=
2
1
T
T
dsTq
*
(kJ/kg)
hoc
6/ Biu din quá trình
trên
đ th công p-v
và đ th nhit T-s
v
v
1
v

2
5/ H s bin đi nng lng ca quá trình:
q
u
Δ
=
α
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.6
p.6
2.5.2 Quá trình đng tích v = const
1/ PT biu din quá
trình đng tích:
2
2
1
1
T
p
T
p
constv =⇒=
2/
(
)
1212
TTcuuu
v

−
=
−
=Δ
(kJ/kg)
(
)
1212
TTciii
p
−
=
−=Δ
(kJ/kg)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
=Δ⇒==
1
2
1
2
lnln
p
p
c
T
T
cs
T
dTc
T
dq
ds
vv
v
(kJ/kg.K)
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.7
p.7
3/ Công giãn n (nén) ca
quá trình
đng tích:
0

2
1
==
∫
v
v
pdvw
4/ Nhit lng tham gia trong quá trình đng tích:
(
)
uTTcq
v
Δ
=
−
=
12
(kJ/kg)
6/ Biu din quá trình
đng tích trên đ th
công p-v
và đ th
nhit T-s
Công k thut ca quá
trình
đng tích:
()
21
2
1

ppvvdpw
p
p
KT
−=−=
∫
5/ H s bin đi nng lng ca quá trình:
1=
Δ
=
q
u
α
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.8
p.8
2.5.3 Quá trình đng áp p = const
1/ PT biu din quá
trình đng áp:
2
2
1
1
T
v
T
v
constp =⇒=

2/
(
)
1212
TTcuuu
v
−
=
−
=Δ
(kJ/kg)
(
)
1212
TTciii
p
−
=
−=Δ
(kJ/kg)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=Δ⇒==
1
2
1
2
lnln
v
v
c
T
T
cs
T
dTc
T
dq
ds
vp
p
(kJ/kg.K)
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008

p.9
p.9
3/ Công giãn n (nén) ca quá trình đng áp:
()()
1212
2
1
TTRvvppdvw
v
v
−=−==
∫
(kJ/kg)
4/ Nhit lng tham gia trong quá trình đng áp:
()
wuiTTcq
p
+
Δ
=
Δ
=
−
=
12
(kJ/kg)
6/ Biu din quá trình
đng áp trên đ th
công p-v
và đ th

nhit T-s
Công k thut:
∫
=−=
2
1
0
p
p
KT
vdpw
5/ H s bin đi nng lng ca
quá trình
đng áp:
(
)
()
kTTc
TTc
q
u
p
v
1
12
12
=
−
−
=

Δ
=
α
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.10
p.10
2.5.4 Quá trình đng nhit T = const
1/ PT biu din quá
trình đng nhit:
2211
vpvpconstT
=
⇒
=
2/
()
0
12
=
−
=Δ TTcu
v
(kJ/kg)
()
0
12
=
−

=Δ TTci
p
(kJ/kg)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
Δ
=Δ⇒=
2
1
1
2
lnln
p
p

R
v
v
R
T
q
s
T
dq
ds
(kJ/kg.K)
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.11
p.11
3/ Công giãn n (nén) ca quá trình đng nhit:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞

⎜
⎜
⎝
⎛
===
∫∫
2
1
1
2
lnln
2
1
2
1
p
p
RT
v
v
RTdv
v
RT
pdvw
v
v
v
v
(kJ/kg)
Chú ý:

22
11
vp
vpRT
=
=
4/ Nhit lng tham gia trong quá trình đng nhit:
()
12
2
1
1
2
lnln ssT
p
p
RT
v
v
RTwwuq −=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
==+Δ=
(kJ/kg)
Công k thut ca quá trình đng nhit:
w
v
v
RT
p
p
RT
p
dp
RTvdpw
p
p
p
p
KT
=
⎟
⎟
⎠
⎞

⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=−=−=
∫∫
1
2
2
1
lnln
2
1
2
1
(kJ/kg)
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.12
p.12

6/ Biu din quá trình đng nhit trên đ th công p-v và
đ th nhit T-s
5/ H s bin đi nng lng ca quá trình đng nhit:
0=
Δ
=
q
u
α
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.13
p.13
2.5.5 Quá trình đon nhit Q = 0
1/ PT biu din quá
trình đon nhit:
kk
k
vpvp
constpvq
2211
0
=⇒
=⇒=
Chú ý:
v
p
c
c

k =
S m
đon nhit
;
1
2
1
1
2
k
p
p
v
v
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
1
2
1
1
1
2
1

2
−
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
k
k
k
v
v
p
p
T
T

;
2
1
1
2
k
v
v
p
p
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
2/
()
12
TTcu
v
−=Δ
(kJ/kg)
()
12
TTci
p

−=Δ
(kJ/kg)
12
00 sss
T
dq
ds =⇒=Δ⇒==
(kJ/kg.K)
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.14
p.14
3/ Công giãn n (nén) ca quá trình đon nhit:
∫∫
==
2
1
2
1
11
v
v
k
k
v
v
v
dv
vppdvw

(kJ/kg)
()
11
2211
21
−
−
=−
−
=
k
vpvp
TT
k
R
w
-T đnh ngha:
- T LN 1:
(
)
21
0 TTcuwwuq
v
−
=
Δ
−
=⇒
=
+

Δ
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
−− 1
2
111
1
2
11
1
1
1
1
kk
v
v
k
vp
v
v
k
RT
w

hoc:
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢

⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
−−
k
k
k
k
p
p
k
vp
p
p
k
RT
w
1
1
211

1
1
21
1
1
1
1
hoc:
* Công k thut ca quá trình đon nhit:
wkw
KT
=
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.15
p.15
4/ Nhit lng tham gia trong quá trình đon nhit:
0
=
q
6/ Biu din quá trình đon nhit trên đ th công p-v
và đ th nhit T-s
5/
H s bin đi nng lng:
∞=
Δ
=
q
u

α
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.16
p.16
2.5.6 Quá trình đa bin c = const
1/ PT biu din quá
trình đa bin:
nn
n
vpvp
constpvconstc
2211
=⇒
=⇒=
Chú ý:
v
p
cc
cc
n
−
−
=
S m đa
bin
;
2
1

1
2
n
v
v
p
p
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
;
1
2
1
1
2
n
p
p
v
v
⎟
⎟
⎠

⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
1
2
1
1
1
2
1
2
−
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜

⎜
⎝
⎛
=
n
n
n
v
v
p
p
T
T
Nhn xét: quá trình đa bin là quá trình tng quát vi s m đa bin
()
(
)
∞
+
÷
∞−=n
và nhit dung riêng
1
−
−
=
n
kn
cc
v

+ Khi
±
∞=n
là quá trình đng tích viNDR c
v
+ Khi n = 0 là quá trình đng áp vi NDR c
p
+ Khi n = 1 là quá trình đng nhit viNDR
±
∞
=
T
c
+ Khi n = k là quá trình đon nhit viNDR
0
=
k
c
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.17
p.17
2/ Các công thc tính s m đa bin
n
1
2
2
1
log

log
v
v
p
p
n =
2
1
1
2
log
log
1
v
v
T
T
n =−
1
2
1
2
log
log
1
p
p
T
T
n

n
=
−
hoc:
hoc:
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.18
p.18
3/
()
12
TTcu
v
−
=Δ
(kJ/kg)
()
12
TTci
p
−
=Δ
(kJ/kg)
hoc t:
pdvdTcdq
v
+
=

1
2
1
2
lnln
v
v
R
T
T
cs
v
+=Δ
hoc t:
vdpdTcdq
p
−
=
1
2
1
2
lnln
p
p
R
T
T
cs
p

−=Δ
hoc t:
RdTvdppdv
=
+
1
2
1
2
lnln
p
p
c
v
v
cs
vp
+=Δ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=Δ⇒==
1
2
ln

T
T
cs
T
dTc
T
dq
ds
(kJ/kg.K)
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.19
p.19
4/ Công giãn n (nén) ca quá trình đa bin:
∫∫
==
2
1
2
1
11
v
v
n
n
v
v
v
dv

vppdvw
(kJ/kg)
-T đnh ngha:
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
−− 1
2
111
1
2
11
1
1
1
1
nn
v
v
n
vp
v
v
n
RT

w
hoc:
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢

⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
=
−−
n
n
n
n
p
p
n
vp
p
p
n
RT
w
1
1

211
1
1
21
1
1
1
1
hoc:
()
11
2211
21
−
−
=−
−
=
n
vpvp
TT
n
R
w
* Công k thut ca quá trình đabin:
wnw
KT
=
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM

8/2008
p.20
p.20
5/ Nhit lng tham gia
trong quá trình đa bin:
7/ Biu din quá trình đa bin trên đ th công p-v và
đ th nhit T-s
T
n
kn
cTcq
v
Δ
−
−
=Δ=
1
(kJ/kg)
6/
H s bin đi nng lng:
(
)
()
kn
n
TT
n
kn
c
TTc

q
u
v
v
−
−
=
−
−
−
−
=
Δ
=
1
1
12
12
α
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.21
p.21
1 kg không khí
T
1
= 20
o
C

đng áp
T
2
= 110
o
C
Hi
?q
?w
?u
Δ
?s
Δ
Quá trình là đng áp do đó:
VD 2.13 sách “Nhit đng lc hc k thut”
()
12
TTcq
p
−=
()
12
TTRw −=
()
12
TTcu
v
−=Δ
⎟
⎟

⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=Δ
1
2
ln
T
T
cs
p
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.22
p.22
VD 2.14 sách “Nhit đng lc hc k thut”
p
1
= 1 at
T
1
= 20
o
C
đon nhit
p

2
= 8 at
Hi
?
2
T
?
2
v
?w
Quá trình là đon nhit do đó:
k
k
p
p
T
T
1
1
2
1
2
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
=
2
T
222
RTvp =
2
v
()
0
21
〈
−= TTcw
v
H nhncôngt môi trng
(Không khí b nén li)
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.23
p.23
VD 2.16 sách “Nhit đng lc hc k thut”
đa bin
p
1
= 1 bar
T
1
= 27
o

C
3kg KK
p
2
= 15 bar
T
2
= 227
o
C
Hi
?n
?
2
V
?W
?Q
Quá trình là đa bin do đó:
1
2
1
2
log
log
1
p
p
T
T
n

n
=
−
n
222
GRTVp =
2
V
()
21
1
TT
n
R
GGwW −
−
==
và
()
12
1
TT
n
kn
cGGqQ
v
−
−
−
==

VD 2.17 sách “Nhit đng lc hc k thut”
Ngi son: TS. Hà anh Tùng
HBK tp HCM
8/2008
p.24
p.24
p
1
= 5 bar
t
1
= 120
o
C
KK
t
2
= 50
o
C
Hi
?s
Δ
đa bin
q = 60 kJ/kg
Quá trình là đa bin:
⎟
⎟
⎠
⎞

⎜
⎜
⎝
⎛
=Δ
1
2
ln
T
T
cs
Tính c ?
kgkJ
T
q
cTcq /857.0
12050
60
−=
−
+
=
Δ
=⇒Δ=
T:
KkgkJ
T
T
cs ./168.0
273120

27350
ln857.0ln
1
2
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
+
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=Δ