NHIỆT KỸ THUẬT-CHƯƠNG 4 CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN

BÔ GIAO DUC VA ĐAO TAO
TRƯƠNG ĐH NÔNG LÂM TPHCM

NHI ÊT K Y THU ÂT

PGS.TS Trương Vĩnh
KS. Diệp Thanh Tùng


Chương IV:
CAC QUA TRINH NHI ÊT Đ ÔNG C Ơ B AN

1

M UC ĐICH NGHIÊN C ƯU

2

QUA TRINH Đ ĂNG TICH

3

QUA TRINH Đ ĂNG AP

4

QUA TRINH Đ ĂNG NHI ÊT

5

QUA TRINH ĐO AN NHI ÊT

6

QUA TRINH ĐA BI ẾN


1

M UC ĐICH NGHIÊN C ƯU

1.1 KHÁI NIỆM



Khi hệ cân bằng ơ một trạng thái
các thông số có giá trò xác đònh



Khi môi chất hoặc hệ trao đổi nhiệt và công với môi trường
số thay đổi

ít nhất một thông

thực hiện quá trình nhiệt động

 Quá trình nhiệt động là quá trình biến đđổi

liên tục của các thông số trạng thái

từ trạng thái cân bằng này sang một trạng thái cân bằng khác.


1

M UC ĐICH NGHIÊN C ƯU

1.2 MỤC ĐÍCH



Xác đònh sự thay đổi của p, v, T



Lựa chọn, vật liệu, cấu trúc và độ lớn của thiết bò



Xác đđònh mối quan hệ các dạng năng lượng

Cơ sở tính toán dựa vào 2 phương trình của ĐL 1



δq= Cv dT + p dv



δq= Cp dT – v dp

1

M UC ĐICH NGHIÊN C ƯU


1.3  CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU
 B1: ĐN quátrìnhvàlập PT biểudiễn f(p,v)=0
 B2: Xácđònhquanhệgiữacácthôngsốtrạngtháicơbản.
 B3: Xác định q, lgn, lkt, ∆u, ∆i, ∆s, α=.


Khí lý tưởng, mọi trường hợp nội năng vàentanpi đều tính theo

các công thức…

B4: Biểu diễn trên đồ thị p-v vàT-s


2

QUA TRINH Đ ĂNG TICH

Đònh nghóa: Là quá trình thay đổi trạng thái của chất khí ở điều kiện thể tích
không đổi



v = const



p1v1= RT1
p2v2= RT2
 

Áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ


2

QUA TRINH Đ ĂNG TICH

   Biến thiênnộinăngvàlượngnhiệt:
q = ∆ u = Cv(T2 – T1)



Côngdãnnở : δ l= 0; l= 0.



Côngkỹthuật :

(J/kg)

lkt = - v(p2 – p1) = - R(T2 – T1)(J/kg)



Biếnthiênentropi: Δs = Cvln =Cvln



Hệsốbiếnhóanănglượng: α =

Quátrìnhđẳngtích, nhiệtlượngthamgiachỉlàmthaổinộinănghệ.


2

 Đồ thị

QUA TRINH Đ ĂNG TICH


3

QUA TRINH Đ ĂNG AP

Đònh nghóa: Là quá trình thay đổi trạng thái của chất khí ở điều kiện áp suất
không đổi



p = const



p1v1= RT1
p2v2= RT2
 

Thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ


3

QUA TRINH Đ ĂNG AP

   Biếnthiênnộinăng:
∆ u = Cv (T2 – T1)



(J/kg)

Entropy vàlượngnhiệt:
q = ∆ i= Cp(T2– T1) = i2 – i1



Côngdãnnở:

l= p(v2 – v1) = R(T2 – T1)



Côngkỹthuật : lkt= 0



Biếnthiênentropi: Δs =



Hệsốbiếnhóanănglượng:

(J/kg)

(J/kg)


3

QUA TRINH Đ ĂNG AP

 Đồ thị
p

T

2
p1=p2

1

2

1

lgn
v

q=Δi
s1

s2

s


BÀI TẬP


Bài 1: người ta đốt nóng 1 kg không khí trong điều kiện áp suất không đổi p=2 bar từ
0
0
nhiệt độ 20 C đến nhiệt độ 110 C. Tính thể tích cuối, lượng nhiệt, công thay đổi thể
tích, lượng biến đổi nội năng



Giải:

◦

p1v1=RT1 v1, đẳng áp

◦

Tính Cp

◦

l= p(v2 – v1)

◦

∆u = Cv (T2 – T1) hoặc q = ∆u + l

v2

q = Cp(T2 – T1)


4

QUA TRINH Đ ĂNG NHI ÊT

Đònh nghóa: Là quá trình thay đổi trạng thái của chất khí ở điều kiện nhiệt độ
không đổi



T = const



p1v1= RT1
p2v2= RT2
 

Thể tích tỷ lệ nghòch với áp suất


4

QUA TRINH Đ ĂNG NHI ÊT

   Lượngnhiệt, nộinăngvà enthalpy:
∆u = = 0

 

∆i = = 0



Côngdãnnở :

l = RT ln= RT ln= p1v1ln(J/kg)



Côngkỹthuật: lkt= l



Biếnthiênentropi: Δs = R ln = R ln



Hệsốbiếnhoánănglượng: α == 0

⇒ ” Toànbộlượngnhiệtthamgiaquátrìnhdùngđểsinhcông”.


4

QUA TRINH Đ ĂNG NHI ÊT

 Đồ thị
p

T
1
T1=T2
l=lkt

1

2

2

q

v

s1

s2

s


 
Đònh

nghóa:

quátrìnhthaổitrạngtháichấtkhítrongđiềukiệnkhôngtraổinhiệtvớimôitrường



q = 0 hay δq = 0



δq= CvdT + p dv = 0
δq= CpdT – v dp = 0



Chia 2 vếvớinhau; thayk=



k
Giảiphươngtrìnhvi phân: pv = const
k: hệsốmũđoạnnhiệt


 Quanhệ
giữacácthôngsố:
 


Lượngnhiệt, nộinăngvàenthalpy:

q=0
∆u= CvdT = Cv (T2 – T1)
∆i = Cp (T2 – T1)



(J/kg)
(J/kg)

Côngdãnnở:

l = -∆u = Cv (T1 – T2)= (p1v1– p2v2)(J/kg)



Côngkỹthuật :

lkt =Cp (T2 – T1) = k.l

(J/kg)


 Đồ thị
p

T
1
1
s=const

2
lkt

2
l

v1

v2

s1=s2

Δs=0

s


6

QUA TRINH ĐA BI ẾN


Đònhnghóa:
 
Làquátrìnhmànhiệt dung riêngcủamôigiớikhôngđổi


Cn= const



δq = CvdT + p dv = CndT
δq = CpdT – v dp = CndT

đặt = n: sốmũđabiến
n
pv = const
⇒Quátrìnhđabiếnlàquátrìnhtổngquát


6

QUA TRINH ĐA BI ẾN

 Quan
hệgiữacácthôngsố:
 


Lượngnhiệt :

q = Cn(T2– T1) = Cv(T2– T1)(J/kg)



Côngdãnnở:



Côngkỹthuật: lkt= n.l(J/kg)



Hệsốbiếnhóanănglượng: α


6

QUA TRINH ĐA BI ẾN

 Bieá
  n thieânentropi:
Δs = Cnln= Cvln+ R ln
= CplnR ln = Cpln Cvln



Tínhñabieán:

n=
hoặctheo q, l, k:

l=

q=


BÀI TẬP


3
0
Bài 2: Không khí có thể tích 2,48 m , nhiệt độ 15 C, áp suất p=1 bar, khi bò nén đoạn
nhiệt, không khí nhận công thay đổi thể tích -471kJ. Xác đònh nhiệt độ cuối, biến đổi nội
năng và entanpi.



Giải:

◦

Đoạn nhiệt nên q = ∆u + l = 0

◦ Tính G, ∆u = G.Cv (T2 – T1)
◦

∆i = G.Cp (T2 – T1)

∆u = -l
T2