Tổng hợp đề thi nhiệt động lực học ĐH Bách Khoa TPhcm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƢỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Duyệt đề

GV ra đề

ĐỀ THI GIỮA KỲ LỚP CHÍNH QUY HỌC KỲ I
– NĂM HỌC (2011-2012)
Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật
45’
21/10/2011
---------Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Môn:
Thời gian:
Ngày thi:
GS.TS.Lê Chí Hiệp

ThS.Nguyễn Thị Minh Trinh

Bài 1 (8 điểm)
Khảo sát một hỗn hợp khí lý tƣởng gồm 3 khí CO2, N2, O2 có thành phần thể tích lần
lƣợt là 0,05; 0,75; 0,2. Ban đầu hỗn hợp có áp suất p1 = 5 bar, thể tích V1 = 0,3 m3
đƣợc cho giãn nở đến khi thể tích tăng 1,75 lần so với ban đầu.
Xác định áp suất p2 và công thay đổi thể tích lần lƣợt theo các trƣờng hợp sau:
1. Giãn nở theo quá trình đẳng nhiệt
2. Giãn nở theo quá trình đa biến với n = 1,2
3. Giãn nở theo quá trình đoạn nhiệt
4. Biểu diễn các quá trình trên cùng đồ thị p-v
Bài 2 (2 điểm)

Một động cơ nhiệt hoạt động với hiệu suất  = 60%. Năng suất nhả nhiệt của
động cơ là 50 kW. Xác định công suất phát của động cơ. Bỏ qua các tổn thất nhiệt
khác từ động cơ khi tính toán.

--- HẾT ---


ĐÁP ÁN
Bài 1 (8 điểm)

1. Đẳng nhiệt:
5
p2 
 2,857 bar
1,75

Wtt  5.105.0,3. ln(1,75)  83,942 kJ

0,5 đ
1đ

2. Đa biến:
1, 2

 1 
p 2  5.

 1,75 
Wtt 

 2,5546 bar

(1,75.2,5546  5).0,3.10 5
 79,415 kJ
1  1,2

3. Đoạn nhiệt:
hh  0,05.44  0,75.28  0,2.32  29,6 kg/kmol

g CO 2 

1đ

0,5 đ

0,05.44
 0,0743
29,6

g N 2  0,7094

0,5 đ

g O 2  0,2163
c vhh 

0,5 đ

0,0743 .7.4,18 0,7094 .5.4,18 0,2163 .5.4,18



 0,7202 kJ/kgK
44
32
32

cphh  1,0026 kJ/kgK

k

c phh
c vhh

 1,392

1,5 đ

1, 392

 1 
p 2  5.

 1,75 

 2,2943 bar

(1,75.2,2943  5).0,3.10 5
Wtt 
 75,373 kJ
1  1,392

0,5 đ

1đ


p

1
2 n=1
2'

n = 1,2

2"
v1

n=k

v2

v

Bài 2 (2 điểm)

Q1 

Q2
 125 kW
1 

W  125  50  75 kW

--- HẾT---

1đ


Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
Khoa Cơ khí
Bộ môn Công nghệ nhiệt lạnh

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ
Môn: Nhiệt động lực học kỹ thuật
Ngày thi: 14-10-2012
Thời gian làm bài: 45 phút. Sinh viên được sử dụng tài liệu
Bài 1: Một hỗn hợp khí lý tưởng gồm có 0,12 kg O2, 0,18 kg CO và 0,1 kg CO2. Cho biết
áp suất của hỗn hợp là 180 kPa. Xác định:
a) số mũ đoạn nhiệt của hỗn hợp,
(3 điểm)
b) hằng số chất khí của hỗn hợp,

(2 điểm)

c) phân áp suất của từng thành phần,

(2 điểm)

d) công kỹ thuật khi nén đoạn nhiệt hỗn hợp đến áp suất 1,2 MPa, nhiệt độ 235 oC.
Nhận xét kết quả.

(2 điểm)
Bài 2:
a) (0.5 điểm) Một chất khí thỏa mãn phương trình trạng thái van der Waals như sau:

(p 

a
)( v  b)  RT
v2

trong đó a và b là các hằng số.
Hãy lập công thức tính công do sự thay đổi thể tích từ v1 đến v2 trong quá trình đẳng
nhiệt.
b) (0.5 điểm) Cho biết chất khí có a = 1,4.103 N.m4/kg2 và b = 3,2.10-5 m3/kg. Tính
công ở trên khi chất khí H2 giãn nở từ thể tích 10 lit/kg đến thể tích 22,4 lit/kg
trong quá trình đẳng nhiệt ở nhiệt độ 20oC.

Chủ nhiệm bộ môn

Giảng viên ra đề

GS. TS. Lê Chí Hiệp

TS. Nguyễn Minh Phú


Bài 1:
a) gO2=0,12/(0,12+0,18+0,1)=0,3
gCO=0,18/(0,12+0,18+0,1)=0,45
gCO2=0,25

cp= gO2cpO2+ gCOcpCO+ gCO2cpCO2=0,3x29,3/32+0,45x29,3/28+0,25x37/44
=0,9558 kJ/kg.K
cv= gO2cvO2+ gCOcvCO+ gCO2cvCO2=0,3x20,9/32+0,45x20,9/28+0,25x29,3/44
=0,6983 kJ/kg.K
k=cp/cv=1.37
b) R=8314(0,3/32+0,45/28+0,25/44)=258,8 J/kg.K
(   32.125kg / kmol )
c) Đối với từng chất khí:
piV=GiRiT
Đối với hỗn hợp:
pV=GRT
Lập tỉ số ta được:
pi=pgiRi/R
pO2=180x0,3x(8314/32)/258,8 = 54,2 kPa
pCO=180x0,45x(8314/28)/258,8 = 92,9 kPa
pCO2=180x0,25x(8314/44)/258,8 = 32,9 kPa

rO 2  g O 2


 0.3012
O2

p O 2  prO 2  54,2kPa

cách khác: rCO  g CO


 0.5163
 CO

p CO  prCO  92,9kPa

rCO2  g CO2


 0.1825
 CO2

p CO2  prCO2  32,9kPa

d)
1 k

11, 37

 p2  k
 1200  1, 37
T1  T2    (235  273)
 304 K

 180 
 p1 
k
1,37
Wkt  m
R (T2  T1 )  0,4
258,8(235  273  304)  78kJ
1 k
1  1,37

Bài 2:
a) Biến đổi phương trình trạng thái: p 
Công thay đổi thể tích

RT
a
 2
vb v
2

a 
a
2
 RT
w   pdv   
 2 dv  RT ln ( v  b) 1 
v 
v1
1
1 v  b
 1
v b
1
w  RT ln 2
 a   
v1  b
 v 2 v1 
2

2

b) v1 = 10 lit/kg = 10-2 m3/kg; v2 = 22,4 lit/kg = 22,4x10-3 m3/kg
Áp dụng công thức trên với a = 1,4.103 N.m4/kg2 và b = 3,2.10-5 m3/kg

8314
22,4.10 3  3,2.10 5
1
1 
3
w
(20  273) ln

1
,
4
x
10



3
2
10  2  3,2.10 5
10  2 
 22,4.10
= 984451-77500 = 906951 J/kg


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ HK2 (2012-2013)
Môn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật
Thời gian:
45’
Ngày thi:
18/03/2013
----------

GV ra đề

BM duyệt

HUỲNH PHƯỚC HIỂN

GS.TS LÊ CHÍ HIỆP

Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Bài 1: (9 điểm)
Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng có khối lượng 0,25kg gồm N2 và CO2. Khi hỗn
hợp giãn nở từ trạng thái 1 có áp suất p1 = 9bar, nhiệt độ t1 = 600oC đến trạng thái 2 có áp
suất p2 = 1,05bar theo quá trình đẳng nhiệt thì công do sự thay đổi thể tích có giá trị là
120kJ. Hãy xác định:
a) Thành phần khối lượng của từng khí trong hỗn hợp.
b) Nhiệt độ của hỗn hợp tại trạng thái 2 và giá trị của công do sự thay đổi thể tích
trong các trường hợp:
- Quá trình giãn nở là đoạn nhiệt.
- Quá trình giãn nở là đa biến với số mũ đa biến n = 1,25.
(Áp suất của hỗn hợp khí tại trạng thái 2 không đổi: p2 = 1,05bar)

c) Biểu diễn tất cả các quá trình trong cùng một đồ thị p-V.
Bài 2: (1 điểm)
Một hệ thống nhiệt động với chất môi giới
bên trong là khí lý tưởng thực hiện chu trình thay
đổi trạng thái như hình bên. Biết các quá trình A
→ B là đoạn nhiệt, B → C và D → A là đẳng
áp, C → D là đẳng nhiệt. Nhiệt lượng hệ thống
nhận vào trong quá trình B → C và nhả ra môi
trường trong quá trình D → A lần lượt có giá trị
là 100kJ và 150kJ. Hãy xác định độ biến thiên
enthalpy ∆I khi hệ thống thay đổi trạng thái từ A
→ B.

---- HẾT ----


Bài 1:
a) Xác định thành phần khối lượng của từng khí có trong hỗn hợp (3 điểm)
( )

( )

(

Từ đó ta lập hệ phương trình:
(

)
→ {

{

b)
Quá trình giãn nở đoạn nhiệt: (3điểm)

Nhiệt độ của hỗn hợp khí tại trạng thái 2:
( )

(

)

Công do sự thay đổi thể tích nhận được:
(

)

(

)

Quá trình giãn nở đa biến với n = 1,25 (2điểm)
Nhiệt độ của hỗn hợp khí tại trạng thái 2:
( )

(

)

Công do sự thay đổi thể tích nhận được:

(

)

(

Biểu diễn trên đồ thị P-V (1 điểm)
- Quá trình giãn nở đẳng nhiệt: 1→2a
- Quá trình giãn nở đoạn nhiệt: 1→2b
- Quá trình giãn nở đa biến: 1→2c
Bài 2: (1 điểm)
(
(

)
)

)

)


ĐỀ KIỂM TRA HỌC KỲ II — 2011/2012
Môn Học : NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT

Đại Học Quốc Gia Tp. HCM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
Khoa CƠ KHÍ

Thời gian : 45 phút

Bm Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Ngày thi : 5-4-2012

-----    -----

Ghi chú: SV được sử dụng tài liệu
Khảo sát hỗn hợp 2 khí lý tưởng N 2 và CO 2 chứa trong một hệ xylanh pittơng. Ở trạng thái ban đầu hỗn
hợp có p 1 =1,5bar và t 1 =30oC, sau đó ta cấp nhiệt cho hỗn hợp đến trạng thái 2 có t 2 =70oC. Biết rằng:
R

R

R

R

R

P

R

R

R

P

R

-

Nếu cấp nhiệt đẳng áp cho hỗn hợp thì nhiệt lượng nhận vào là Q p =67,5kJ

-

Nếu cấp nhiệt đẳng tích cho hỗn hợp thì nhiệt lượng nhận vào là Q v =50kJ

R

R

P

P

R

R

R

a. Nếu nén đoạn nhiệt hỗn hợp từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 thì cơng nhận vào của q trình nén
này là bao nhiêu? (2đ)
b. Áp suất và thể tích của hỗn hợp của cả 3 q trình ở trạng thái 2 (6đ)
c. Thành phần khối lượng của từng khí trong hỗn hợp (1đ)
d. Biểu diễn 3 q trình trên 2 đồ thị p-v và T-s (1đ)

Chủ nhiệm BM

GV ra đề

PGS. TS. Lê Chí Hiệp

ThS. Võ Kiến Quốc


Đáp án:
a. Quá trình đoạn nhiệt Q=0 nên W=-∆U
Mà ∆U=Q v =50kJ W=-50kJ
b. Số mũ đoạn nhiệt

Quá trình đẳng áp p 2 =p 1 =1,5bar
Quá trình đẳng tích
V 2 =V 1 =0,88735m3

Quá trình đoạn nhiệt

c. Giải hệ phương trình k=c p /c v và tổng thành phần khối lượng =1 ta tìm được thành phần
khối lượng N 2 =0,525 và CO 2 =0,475


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Cán bộ duyệt đề

TS. Hà Anh Tùng

GV ra đề

TS. Trần Văn Hưng
ThS. Phan Thành Nhân

ĐỀ THI CUỐI KỲ LỚP CHÍNH QUY HỌC KỲ I
– NĂM HỌC (2012-2013)
Môn:
Thời gian:
Ngày thi:

Nhiệt động lực học kỹ thuật
90’
29/12/2012
---------Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Bài 1. (3 điểm) Hỗn hợp khí gồm CO2 và N2 có khối lượng G = 0,5 kg, áp suất p1 =
3,5bar, nhiệt độ t1 = 480oC và thể tích V1 = 250 lít giãn nở đến áp suất p2 =1,5 bar và nhiệt
độ t2 = 380oC. Hãy xác định:
1. Thành phần khối lượng của hỗn hợp.
2. Hằng số mũ đa biến của quá trình giãn nở.
3. Công thay đổi thể tích và nhiệt lượng trao đổi của quá trình.
Bài 2. (4 điểm) Chu trình thiết bị động lực hơi nước có quá nhiệt trung gian làm việc với
các thông số sau:
-Áp suất hơi nước ra khỏi lò hơi là p1 = 160 bar
-Áp suất và nhiệt độ hơi nước vào bộ quá nhiệt trung gian p6 = 20 bar, t6 = 250oC
-Nhiệt độ hơi nước ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian là t7 = 500oC
-Áp suất của hơi nước trong bình ngưng là p2 = 0,05bar
-Công suất qua phần tuabine hạ áp NTHA = 40MW.

Bỏ qua công tiêu hao bơm cấp, hãy xác định:
1.
2.
3.
4.

Entanpy tại các điểm 1, 2, 3, 6, 7 trên chu trình.
Lưu lượng hơi nước tuần hoàn.
Hiệu suất nhiệt của chu trình.
Công suất nhiệt cần cung cấp và lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình.
Biết lò hơi sử dụng dầu FO có nhiệt trị là 9800 kcal/kg và hiệu suất lò hơi là 90%.

Bài 3. (3 điểm) Máy lạnh có hệ số làm lạnh  = 4,1 được giải nhiệt bằng nước. Lưu lượng
nước đi qua thiết bị ngưng tụ Gn = 3,8 kg/s, chênh lệch nhiệt độ nước vào nước ra là 5oC,
nhiệt dung riêng của nước Cp = 4,187 kJ/kgđộ.
Không khí đi vào dàn lạnh với nhiệt độ 25oC, độ ẩm 65% và đi ra khỏi dàn lạnh với nhiệt
độ t = 15oC.
Hãy xác định:
1.
2.
3.
4.

Năng suất thiết bị ngưng tụ Qk.
Năng suất lạnh Qo.
Entanpi của không khí vào và ra khỏi dàn lạnh (Bằng phương pháp tính toán)
Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh


Bài 1. (3 điểm)

1.

R=p1.V1/G.T1=3,5*10^5*0,25/0,5/(480+273)=232,4 J/kgđộ

=8314/R=8314/232,4=35,774 kg/kmol
gCO2+gN2=1
1
gCO 2 g N 2

44
28

 35,774

gN2=0,4025; gCO2=0,5975

(1 điểm)

2.
n 1
n

T2  p2
 
T1  p1 

3.



T 
ln  2 
T
n 1

  1   n  1, 2022
n
p 
ln  2 
 p1 

(0.5 điểm)



GR
W 
T - T  0,5* 232,4*(480  380) / (1,2022  1)  57467,85 J  57, 467kJ
tt n -1 1 2

(0.5 điểm)
4.
Cv=gi.Cvi=0,4024*20,9/28+0,5976*29,3/44=0,6983 kJ/kgđộ
Cp=gi.Cpi=0,4024*29,3/28+0,5976*37,7/44=0,9331 kJ/kgđộ

k=Cp/Cv==1,3326

Q  GCv

nk

T2  T1   23,14kJ
n 1

(1 điểm)


Bài 2. (4 điểm)
1.
p6=20bar, t6=250 oC
s1=s6=6,538 , p1=160bar
p7=20bar, t7=500oC

i6=2899,5 kJ/kg, s6=6,538 kJ/kgđộ
i1=3484,37 kJ/kg
i7=3468kJ/kg, s7=7,429 kJ/kgđộ

p2=0,05bar, s2= s7=7,429 kJ/kgđộ

i2=2265,94kJ/kg.

i3=137,81kJ/kg.

(2 điểm)

2.
Gh=NTHA/(i7-i2)=40*1000/(3468-2265,94)=33,276 kg/s

(0.5 điểm)

3.

t 

(i1  i6 )  (i7  i2 ) (3484,37  2899,5)  (3468  2265,94)

 0,4564
(i1  i3 )  (i7  i6 )
(3484,37  137,81)  (3468  2899,5)

t=45,64%

(0.5 điểm)

4.
Q1=Gh[(i1-i3)+(i7-i6)]= 33,276 * [(3484,37  137,81)  (3468  2899,5)]
=130277,54 kW=130,277 MW
GFO 

Q1
130277,54

=3,534 kg/s = 12,721 t/h
lh qFO 0,9 *9800 * 4,18

(0.5 điểm)
(0.5 điểm)


Bài 3. (3. điểm)
Đáp án:

1.
Qk=GnCp∆t=3,8*4,187*5=79,533kW

(0.5 điểm)

2.



Q0
Qk  Q0

Q0=63,938kW

(0.5 điểm)

3.
t1 =25 oC, φ1=65%

d1  0,622

pbh1=0,03166bar,

1 pbh1
 0.01307kg / kgkk
p  1 pbh1

I1  t1  d1  2500  2t1   58,330kJ / kgkk
t2 =15 oC, φ2=100% (làm lạnh kk dưới điểm đọng sương)
pbh2=0,017041bar

d 2  0,622

2 pbh 2
 0,01078kg / kgkk
p  2 pbh 2

I 2  t2  d2 . 2500  2t2   42,282kJ / kgkk

(1.5 điểm)

4.
Gkk=Q0/(I1-I2)=63,938/(58,330-42,282)=3,984kg/s

(0.5 điểm)


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƢỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Duyệt đề

GV ra đề

GS.TS Lê Chí Hiệp

ThS.Nguyễn Thị Minh Trinh

ĐỀ THI HỌC KỲ II - LỚP CHÍNH QUY
– NĂM HỌC (2011-2012)

Môn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật
Thời gian: 90’
Ngày thi: 6/6/2012
---------Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

T

Câu 1 (2,5 điểm)

3

Khảo sát một thiết bị làm việc theo chu trình thuận chiều nhƣ hình vẽ
với chất môi giới là không khí.
Cho biết:

w

q1

0

ns

p1 = 1 bar, t1 = 30 C
p2 = 15 bar

2

0

t3 = 1200 C

p2

o
=c

cpkk = 1,12 kJ/kgK
Xác định nhiệt lƣợng cần cung cấp q1 và công kỹ thuật sinh ra w của
thiết thiết bị (tính cho 1 đơn vị chất môi giới làm việc theo lý thuyết).

1

t

ons

c
p1 =

t
4

q2

Câu 2 (2,5 điểm)
Hơi nƣớc sau khi ra khỏi bao hơi của lò hơi ở trạng thái có p1 = 80 bar, v1 = 0,022 m3/kg đƣợc đƣa
vào gia nhiệt tại bộ quá nhiệt. Ra khỏi bộ quá nhiệt, nhiệt độ hơi nƣớc tăng thêm 140 0C.
1. Xác định công suất nhiệt cần cung cấp cho bộ quá nhiệt, biết lƣu lƣợng hơi nƣớc làm việc
G = 25 tấn/h và hiệu suất bộ quá nhiệt  = 94%. Bỏ qua tổn thất áp suất của dòng hơi khi

qua bộ quá nhiệt.
2. Biểu diễn quá trình trên đồ thị p-v và T-s
Câu 3 (3 điểm)
Ngƣời ta sử dụng không khí ẩm có các thông số t1 = 28 0C, tƣ1 = 25 0C để giải nhiệt cho dàn ngƣng
của một máy lạnh có năng suất lạnh là 25 kW và hệ số làm lạnh là 5. Quạt dàn ngƣng có lƣu lƣợng
là 90 m3/phút.
Bằng phƣơng pháp tính toán (không sử dụng số liệu tra từ đồ thị không khí ẩm), xác định nhiệt độ
không khí ẩm ra khỏi dàn ngƣng.
Câu 4 (2 điểm)
Nƣớc muối ở 12 0C đƣợc làm lạnh đến 5 0C nhờ một máy lạnh làm lạnh nƣớc sử dụng tác nhân lạnh
là R22. Hơi tác nhân lạnh vào bình bay hơi của máy lạnh ở trạng thái có nhiệt độ t1 = 0 0C, độ khô
x1 = 0,3. Ra khỏi bình bay hơi tác nhân lạnh có nhiệt độ t2 = 10 0C. Biết lƣu lƣợng tác nhân lạnh
tuần hoàn trong máy lạnh G = 1,33 kg/s.
Xác định lƣu lƣợng nƣớc muối đi qua bình bay hơi. Cho nhiệt dung riêng của nƣớc muối
cpn = 3,83 kJ/kgK.
--- HẾT ---


ĐÁP ÁN

Câu 1 (2,5 điểm)

v1 

8314 .(30  273 )
 0,86867 m3/kg
5
29.10

1

v 2  0,86867 . 
 15 

1
1, 4

 0,12554 m3/kg

T2 

15.10 5.0,12554 .29
 656 ,85 K = 383,85 0C
8314

v3 

8314 .(1200  273 )
 0,28153 m3/kg
5
29.15.10

q1  1,12.1200  383,85   914 kJ/kg

1,4.15 .10 5.0,28153
w kt 
1  1,4

 1 1, 4 11, 4 
 
 1  796229 J/kg

 15 




Câu 2 (2,5 điểm)

Trạng thái 1

Trạng thái 2

Hơi bão hòa ẩm

Hơi quá nhiệt

x = 0,93133

Q

t1 = 295 0C

t2 = 435 0C

i1 = 2659 kJ/kg

i2 = 3229,5 kJ/kg

25.10 3.3229 ,5  2659 
 4214 ,69 kW
3600 .0,94

p

T

K

1

x=0

p1 = p2

K

2
1

2

x=1

v

x=0

p1 = p2

x=1

s


Câu 3 (3 điểm)

t u  250 C  pbh  0,03166 bar  d u  0,020336 kg/kg  Iu  76,858 kJ/kg
Iu  I1  d1  0,018304 kg/kg = d2


Q0
30
 Q k  30 kW  I 2 
 76,858  93,524 kJ/kg
90
Q k  Q0
.1,2
60

t2 

93,524  2500 .0,018304
 46,08 0 C
1  2.0,018304

Câu 4 (2 điểm)
Trạng thái 1

Gn 

Trạng thái 2

Hơi bão hòa ẩm

Hơi quá nhiệt

t1 = 0 0C, p1 = 5 bar

t2 = 10 0C, p2 = 5 bar

i1 = 561,28 kJ/kg

i2 = 711,59 kJ/kg

1,33.711,59  561,28 
 7,4564 kg/s
3,83.7

– Hết –


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

GV ra đề

BM duyệt

TS TRẦN VĂN HƯNG
ThS HUỲNH PHƯỚC HIỂN

GS.TS LÊ CHÍ HIỆP

ĐỀ THI HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2012-2013
Môn: Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật
Thời gian:
90’
Ngày thi:
28/05/2013
---------Ghi chú: Sinh viên được sử dụng tài liệu

Bài 1 (2 điểm)
Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng gồm N2, CO2 và CO có khối lượng 0,15kg với thành phần
thể tích của CO2, CO lần lượt là 25% và 10%. Người ta nén hỗn hợp trên theo quá trình
đoạn nhiệt từ trạng thái 1 có áp suất p1 = 1at, t1 = 33oC đến trạng thái 2 có áp suất p2, nhiệt độ
T2 = 1,8.T1(K). Hãy xác định:
a) Áp suất riêng phần của từng khí trong hỗn hợp tại trạng thái 2 (1 điểm)
b) Công do sự thay đổi thể tích của quá trình nén trên (0,5 điểm)
c) Nếu hỗn hợp trên được nén theo quá trình đẳng nhiệt thì giá trị của công do sự thay
đổi thể tích sẽ tăng hay giảm so với giá trị đã tính ở câu b? Giải thích bằng đồ thị
p – V (thể tích của hỗn hợp trước và sau khi nén có giá trị như trong câu b)(0,5 điểm)
Bài 2 (4,5 điểm)
Khảo sát một máy lạnh sử dụng môi chất R22 (CHClF2) để làm lạnh không khí (KK),
dàn ngưng được giải nhiệt bằng KK. Cho biết:
- Trạng thái của R22 vào máy nén và ra khỏi dàn ngưng lần lượt là hơi bão hòa khô và
lỏng sôi.
- Áp suất và nhiệt độ của R22 ra khỏi máy nén là 20bar và 70oC
- KK vào dàn lạnh có nhiệt độ và độ ẩm tương đối là 25oC và 60%, ra khỏi dàn lạnh
nhiệt độ và độ ẩm tương đối là 12,5oC và 100%. Lưu lượng KK qua dàn lạnh
Gkk1 = 1,4 kg/s.
- KK vào dàn ngưng có nhiệt độ và độ ẩm tương đối là 30oC và 80%. Lưu lượng KK

qua dàn ngưng Gkk2 = 3,2kg/s.
Hãy xác định:
a) Hệ số làm lạnh của máy lạnh (1,5 điểm)
b) Năng suất lạnh của máy lạnh (1,5 điểm)
c) Enthalpy và nhiệt độ của KK ra khỏi dàn ngưng (1,5 điểm)
(Khi tính các thông số trạng thái của KK phải sử dụng phương pháp tính toán)
Bài 3 (3,5điểm)
Khảo sát chu trình thiết bị động lực hơi nước như
hình vẽ. Khi tính toán có xét đến công của bơm cấp.
Hãy xác định:
a) Hiệu suất nhiệt của chu trình. (2 điểm)
b) Xác định năng suất sinh hơi của lò hơi
(tấn hơi/giờ) và công của chu trình. Cho biết:
- Lưu lượng nước giải nhiệt cho bình ngưng:
Gn = 650kg/s
- Chênh lệch nhiệt độ giữa nước vào và nước ra
khỏi bình ngưng là 6oC, nhiệt dung riêng của
nước cpn = 4,18kJ/kgK (1,5 điểm)

-----HẾT-----


Bài 1
a) Số mũ đoạn nhiệt (0,5)

Áp suất của hỗn hợp khí sau quá trình nén
( )

Phân áp suất của từng khí trong hỗn hợp ở trạng (0,5)
thái sau (pi = p2ri) : pCO2 = 2,25at; pCO = 0,9at;

pN2 = 5,85at
b) Công do sự thay đổi thể tích của quá trình nén nói

trên (0,5)

c) Áp suất của hỗn hợp khí nếu quá trình nén là đẳng nhiệt: p2’ = p1.(V1/V2) < p2 =
p1.(V1/V2)k , từ đó, ta có thể thể hiện các đường nén đoạn nhiệt và đẳng nhiệt như trên
đồ thị. Từ đồ thị, ta nhận thấy độ lớn của công cần cấp vào để thực hiện quá trình nén
đẳng nhiệt sẽ nhỏ hơn so với khi nén đoạn nhiệt.(0,5)
Bài 2
a) Hệ số làm lạnh của máy lạnh (1,5)
Bảng các thông số trạng thái của TNL làm việc trong chu trình:
Điểm 1
p(bar)
6,217
o
t( C)
7
i (kJ/kg)
706,79
s (kJ/kg.K)
s1 = s2 = 1,7383
Hệ số làm lạnh của máy lạnh:

Điểm 2
20
70
735,89
1,7383

Điểm 3
20
51,35
564,13

Điểm 4

i4 = i3 = 564,13

b) Năng suất lạnh của máy lạnh:
- Các thông số trạng thái của không khí trước khi vào dàn lạnh (0,5)
 tA = 25oC; φA = 60%.
 phA = p25oC. φA = 0,03166.0,6 = 0,019 bar.
 dA = 0,622. phA/(1 - phA) = 0,012 kg/kga
 IA = tA + dA.(2500 + 2.tA) = 25 + 0,012.(2500 + 2.25) = 55,6 kJ/kga
- Các thông số của không khí sau khi ra khỏi dàn lạnh: (0,5)
 tB = 12,5oC; φA = 100%.


 phB = p12,5oC. φB = 0,01466.1 = 0,01466 bar.
 dB = 0,622. phB/(1 - phB) = 0,0093 kg/kga
 IB = tB + dB.(2500 + 2.tB) = 12,5 + 0,0093.(2500 + 25) = 35,98 kJ/kga
- Năng suất lạnh của máy lạnh: (0,5)
 Qo = Gkk1.( IA - IB) = 1,4.(55,6 – 35,98) = 27,468 kW.
c) Trạng thái của KK ra khỏi dàn ngưng của máy lạnh:
- Các thông số trạng thái của KK vào dàn ngưng (0,5)
 tC = 30oC
 φC = 80%.
 phC = p30oC. φC = 0,04241.0,8 = 0,03393 bar.
 dC = 0,622. phC/(1 - phC) = 0,0218 kg/kga

 IC = tC + dC.(2500 + 2.tC) = 25 + 0,0162.(2500 + 2.25) = 85,92 kJ/kga
- Năng suất giải nhiệt của thiết bị ngưng tụ: (0,5)
 │Qk │= Qo (1 + 1/ε) = 33,074 kW
- Enthalpy của KK ra khỏi dàn ngưng: (0,25)
 ID = IC + │Qk │/Gkk2 = 85,92 + 33,074/3,2 = 96,26 kJ/kga
- Nhiệt độ KK ra khỏi dàn ngưng: (0,25)
 tD = (ID – 2500.dD)/(1 + 2dD) = (96,26 – 2500.0,0218)/(1 + 2.0,0218) = 40oC.
Bài 3
a) Hiệu suất nhiệt của chu trình (2,0):
t2=40 oC

i2=2213,03 kJ/kg

x2=0,85

s2=7,1034

s1=s2=7,1034 kJ/kgK, p1=30 bar

kJ/kgK

(0,5)

i1=3360,51 kJ/kg (0,5)

i3=167,5 kJ/kg, s3=0,5723 kJ/kgK
s3’=s3=0,5723 kJ/kgK, p3’=30 bar

t 

i3’=170,62 kJ/kg (0,5)

(i1  i2 )  (i3'  i3 ) (3360,51  2213,03)  (170,62  167,5)

 0,3587  35,87% (0,5)
i1  i3'
3360,51  170,62

b) Nhiệt lượng hơi nước nhả ra tại bình ngưng: (0,5)
 │Qk │= Gn.cpn.(tn2 – tn1) = 650.4,18.6 = 16302 kW.
- Năng suất sinh hơi của lò hơi: (0,5)
 Gh = │Qk │/(i2 – i3) = 16302/(2213,03 – 167,5).3600/1000
= 28,6905(tấnhơi/giờ)
- Công suất phát điện của chu trinh: (0,5)
 W = Gh.(i1 – i2 + i3 – i3’)
= 28,6905.(3360,51 – 2213,03 + 167,5 – 170,62).1000/3600 = 9120 kW


I HC QUC GIA TP.HCM TRNG H BCH KHOA
KHOA C KH B MễN CễNG NGH NHIT LNH

Duyt

GV ra

TS.H Anh Tựng

ThS.Nguyn Th Minh Trinh

THI HC K 1 - LP CHNH QUY

NM HC (2010-2011)
Mụn: Nhit ng Lc Hc K Thut
Thi gian: 90
Ngy thi: 14/01/2011
---------Ghi chỳ: Sinh viờn c s dng ti liu

thi cú 2 trang
Cõu 1 (3,5 im)
Kho sỏt chu trỡnh thit b lnh lm vic vi tỏc nhõn lnh l T
R22 nh hỡnh v. Thụng s lm vic ca chu trỡnh nh sau:

K

2

- p sut bay hi p0 = 4 bar
- p sut ngng t pk = 18 bar

pk = 18 bar

3

- quỏ nhit ca hi R22 khi ra khi thit b bay hi
tqn = 60C
- quỏ lnh ca lng R22 ra khi thit b ngng t
tql = 40C

4

x=1

x=0

- Cụng sut mỏy nộn l 150 HP

1

p0 = 4 bar

s

(R22 c quỏ nhit v quỏ lnh ngay trong thit b
bay hi v thit b ngng t)
Xỏc nh:
1. Entanpy ca R22 ti cỏc im 1,2,3,4
2. H s lm lnh ca chu trỡnh

3. Nhit nc lnh ra khi thit b bay hi. Bit nhit nc lnh vo thit b tn1 = 150C v
lu lng nc lnh i qua thit b Gn = 20 kg/s.
Cõu 2 (3,5 im)
Kho sỏt h thng sy hot ng theo
nguyờn tc nh hỡnh v v cú cỏc thụng s
lm vic nh sau:
- Khụng khớ m vo Calorifer cú
t1 = 280C, 1 = 75%

Hụi nửụực
ph = 6 bar , th1 = 2000C

th2 = 800C

Vaọt saỏy

Khoõng
khớ

t1 , 1

- Khụng khớ m ra khi Calorifer cú
t2 = 850C

3

t2

Calorifer

Buong saỏy

- Khụng khớ m ra khi bung sy cú 3 = 95%
- Hi nc vo gia nhit cho Calorifer cú ph = 6 bar, th1 = 2000C
- Nc ngng ra khi Calorifer cú th2 = 800C
- Khi lng ti ca vt sy l 500kg. Sau thi gian sy 8 gi sn phm khụ cũn li l 380kg.
Xỏc nh lu lng khụng khớ v lu lng hi nc cn cung cp cho h thng.
Tip theo trang sau
1/ 4


p

Câu 3 (3 điểm)
Khảo sát chu trình Carnot thuận chiều làm việc như
hình vẽ với chất môi giới là không khí. Thông số làm việc
của chu trình như sau:

1

q1
TN

=c

0

- Nhiệt độ nguồn nóng tN = 600 C
- Nhiệt độ nguồn lạnh tL = 370C

ons
t

2
s = const

s = const

- Áp suất lớn nhất p1 = 45 bar
- Áp suất nhỏ nhất p3 = 1 bar
Xác định nhiệt lượng cấp vào q1 và nhiệt lượng nhả ra q2
của chu trình. (Tính cho 1 kg chất môi giới)

4

TL =
const

3

q2
v

--- HẾT ---

2/ 4


ĐÁP ÁN

Câu 1 (3,5 điểm)
p0 = 4 bar  t0 = – 60C  t1 = t0 + tqn = 00C
pk = 18 bar  tk = 470C  t3 = tk – tql = 430C
Trạng thái

p, bar

t, 0C

i, kJ/kg

s, kJ/kgK

1 (Hơi quá nhiệt)

4

0

706,46

1,7749

2 (Hơi quá nhiệt)

18

-

745,76

1,7749

3 (Lỏng sôi)

18

43

553,31

1,1778

4 (Hơi bão hòa ẩm)

4

-6

553,31

-



i1  i 4 706 ,46  553,31

 3,897
i 2  i1 745 ,76  706 ,46

G R 22 

150 .0,7457
 2,8459 kg/s
745 ,76  706 ,46

t n 2  15 

2,8459 .706 ,46  553,31
 9,786 0 C
20.4,18

Q0 = 435,857 kW

Bài 2 (3,5 điểm)
Không khí:
Trạng thái

t, 0C

, %

I, kJ/kg

d, kg/kg

1

28

75

74,778

0,0183

2

85

5

133,865

0,0183

3

37

95

133,865

0,0395

p, bar

t, 0C

i, kJ/kg

1

6

200

2849

2

6

80

335,2

Hơi nước:
Trạng thái

Gn 

500  380
 15 kg/h
8

G kk 
Gh 

15
 707 ,55 kg/h = 0,1965 kg/s
0,0395  0,0183

707 ,55.133,865  74,778 
 16,63 kg/h = 0,00462 kg/s
2849  335 ,2
3/ 4


Bài 3 (3 điểm)

t1  t N  600 0 C
8314 .600  273 

 v1 
 0,05562 m3/kg

5
29.45 .10
p1  45 bar
t 3  t L  37 0 C
8314 .37  273 
 v3 
 0,88874 m3/kg

5
29.10
p3  1 bar
- Quá trình 2-3: đoạn nhiệt
1

 37  273 1, 4 1
v2  
.0,88874  0,06678 m3/kg

 600  273 
- Quá trình 1-2: đẳng nhiệt

q1  RTN ln

v 2 8314
600  273 ln 0,06678  45,774 kJ/kg

v1

29
0,05562

Tính q2: 2 cách



TN  TL 600  37

 0,6449
TN
600  273

q 2  1  .q1

 1  0,6449 .45,774  16,254 kJ/kg

q2 = – 16,254 kJ/kg (nhiệt lượng nhả ra)

- Quá trình 4-1: đoạn nhiệt

 600  273 
v4  

 37  273 

1
1, 4 1

.0,05562  0,74 m3/kg

- Quá trình 3-4: đẳng nhiệt

q 2  RTL ln


v4
v3

8314
37  273 ln 0,7402  16,254 kJ/kg
29
0,8887

– Hết –

4/ 4


I HC QUC GIA TP.HCM TRNG H BCH KHOA
KHOA C KH B MễN CễNG NGH NHIT LNH

Duyt

GV ra

TS.H Anh Tựng

ThS.Nguyn Th Minh Trinh

THI HC K 1 - LP CHNH QUY
NM HC (2010-2011)
Mụn: Nhit ng Lc Hc K Thut
Thi gian: 90
Ngy thi: 14/01/2011
---------Ghi chỳ: Sinh viờn c s dng ti liu

thi cú 2 trang
Cõu 1 (3,5 im)
Kho sỏt chu trỡnh thit b lnh lm vic vi tỏc nhõn lnh l T
R22 nh hỡnh v. Thụng s lm vic ca chu trỡnh nh sau:

K

2

- p sut bay hi p0 = 4 bar
- p sut ngng t pk = 18 bar

pk = 18 bar

3

- quỏ nhit ca hi R22 khi ra khi thit b bay hi
tqn = 60C
- quỏ lnh ca lng R22 ra khi thit b ngng t
tql = 40C

4

x=1

x=0

- Cụng sut mỏy nộn l 150 HP

1

p0 = 4 bar

s

(R22 c quỏ nhit v quỏ lnh ngay trong thit b
bay hi v thit b ngng t)
Xỏc nh:
1. Entanpy ca R22 ti cỏc im 1,2,3,4
2. H s lm lnh ca chu trỡnh

3. Nhit nc lnh ra khi thit b bay hi. Bit nhit nc lnh vo thit b tn1 = 150C v
lu lng nc lnh i qua thit b Gn = 20 kg/s.
Cõu 2 (3,5 im)
Kho sỏt h thng sy hot ng theo
nguyờn tc nh hỡnh v v cú cỏc thụng s
lm vic nh sau:
- Khụng khớ m vo Calorifer cú
t1 = 280C, 1 = 75%

Hụi nửụực
ph = 6 bar , th1 = 2000C

th2 = 800C

Vaọt saỏy

Khoõng
khớ

t1 , 1

- Khụng khớ m ra khi Calorifer cú
t2 = 850C

3

t2

Calorifer

Buong saỏy

- Khụng khớ m ra khi bung sy cú 3 = 95%
- Hi nc vo gia nhit cho Calorifer cú ph = 6 bar, th1 = 2000C
- Nc ngng ra khi Calorifer cú th2 = 800C
- Khi lng ti ca vt sy l 500kg. Sau thi gian sy 8 gi sn phm khụ cũn li l 380kg.
Xỏc nh lu lng khụng khớ v lu lng hi nc cn cung cp cho h thng.
Tip theo trang sau
1/ 4


p

Câu 3 (3 điểm)
Khảo sát chu trình Carnot thuận chiều làm việc như
hình vẽ với chất môi giới là không khí. Thông số làm việc
của chu trình như sau:

1

q1
TN

=c

0

- Nhiệt độ nguồn nóng tN = 600 C
- Nhiệt độ nguồn lạnh tL = 370C

ons
t

2
s = const

s = const

- Áp suất lớn nhất p1 = 45 bar
- Áp suất nhỏ nhất p3 = 1 bar
Xác định nhiệt lượng cấp vào q1 và nhiệt lượng nhả ra q2
của chu trình. (Tính cho 1 kg chất môi giới)

4

TL =
const

3

q2
v

--- HẾT ---

2/ 4