Các công thức kỹ thuật nhiệt

3.1.1

C¸c qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng c¬ b¶n cña kLT& h¬i
C«ng thøc tÝnh C¸c qu¸ tr×nh c¬ b¶n cña klt


3.1.2

Các quá trình nhiệt động cơ bản của kLT& hơi

Các quá trình cơ bản của khí thực

Công thức tính

Hàm trạng thái

s = s2 s1
i = i2 i1
u = u2 u1 = (i2 p2v2) - (i1 p1v1)
= (i2 i1) (p2v2 p1v1) = i - (pv)

Lu ý: đối với KLT, quá trình đẳng nhiệt có i = U = 0. Khí
thực không bằng 0.


3.1.2

Các quá trình nhiệt động cơ bản của kLT& hơi

Các quá trình cơ bản của khí thực

Công thức tính
Quan hệ giữa hàm trạng thái và hàm quá trình
Quá trình

Nhiệt (q)

Công giãn nở (l) Công kĩ thuật (lkt)

Đẳng tích

Q = U+L=U

L=0

Llt = v.(p1-p2)

Đẳng áp

Q=i+Lkt=i

L = p(v2-v1)

Lkt = 0

L = Q - U

Lkt = Q - i

Đẳng nhiệt

Q = T(s2

Đoạn nhiệt

Q = T. s = 0

L = Q-U=U1-U2

Lkt=Q-i=i1-i2

dQ = Tds =
dU+dL=di+dLkt

dL = pdV

dLkt = -Vdp

Đa biến

s1)


2.2.2

Khí lý tởng & Hỗn hợp KLT

Xác định thông số trạng thái cơ bản

Thông số trạng thái (TSTT) cơ bản: nhiệt độ (T), áp
suất (p) v thể tích riêng (v).
Xác định: Đo; công thức
Quan hệ giữa các TSTT: pv = RT or pV = GRT
[p] = N/m2 hoặc Pa
[v] = m3/kg
[T] = K
hằng số chất khí R = R/ , [R] = J/(kg.K)
hằng số phổ biến của chất khí R= 8314 (J/kmol.K)
[] = kg/kmol.

2.2.3

Khí lý tởng & Hỗn hợp KLT
Các đại lợng đặc trng

Thành phần hỗn hợp
Thnh phần khối lợng: gi = Gi/G;
Thnh phần kmol, v thnh phần thể tích
ri = Mi/M
= Vi/V

= pi/p
ri = 1
Quan hệ giữa các thành phần:
ri = giRi/ (giRi) = (gi/i)/ (gi/i)
gi = iri/ (iri)

= (ri/Ri)/ (ri/Ri)

gi = 1


2.2.3

Khí lý tởng & Hỗn hợp KLT
Các đại lợng đặc trng

Thành phần tơng đơng:
Hằng số chất khí của HH KLT:

R = (giRi) = 1/ (ri/Ri)

Thể tích riêng của HH KLT :

v = (givi) = 1/ (ri/vi)

Phân tử lợng tơng đơng:

= (ri. i) = 1/ (gi/i)

Nhiệt dung riêng khối lợng của hỗn hợp:

C = (giCi)

Nhiệt dung riêng thể tích của hỗn hợp:

C = (riCi)

Nhiệt dung riêng kmol của hỗn hợp:

C = (riCi)


4.2.1

Chu trình khí lý tởng

Chu trình động cơ đốt trong
- Hình thức cấp nhiệt (Cách đốt)

Cấp nhiệt hỗn hợp, Trinkler
Cấp nhiệt đẳng tích, otto
Cấp nhiệt đẳng áp, Diesel

Phân loại

v,p=const
v=const
p=const

- Thải nhiệt
Thải nhiệt đẳng áp:

Thải nhiệt đẳng tích:

Tuabin khí, động cơ phản lực
Động cơ đốt trong

- Nhiên liệu:
Rắn
Lỏng (ĐCơ Otto dùng xăng, Đcơ Diesel dùng dầu)


4.2.1

Chu tr×nh KhÝ lý t−ëng

Chu tr×nh ®éng c¬ ®èt trong cÊp nhiÖt hçn hîp
ε=

v
v

1

; ε ≈ 13 ÷ 18 λ =

2

p
p

x

ρ = v3

2

v

x

q1 = CV(TX-T2) + Cp(T3-TX)=
CV.T1εk-1[(λ-1)+kλ(ρ - 1)] ,(j/kg)
q2 = -Cv(T4-T1)
= -Cv.T1 .[λ.ρk - 1] ,

(j/kg)

l =q1 - |q2|
= CV.T1εk-1[(λ-1)+kλ(ρ - 1)] Cv.T1(λρk - 1) , (j/kg)

l
1
λρ k − 1
η t = q = 1 − ε k −1 [(λ − 1) + kλ (ρ − 1)]
1


4.2.1

Chu tr×nh KhÝ lý t−ëng

Chu tr×nh ®éng c¬ ®èt trong cÊp nhiÖt ®¼ng tÝch
ε=

v
v

1

ε ≈ 5÷7

λ=

2

p
p

ρ =1

3
2

q1 = CV(T3-T2) =
CV.T1εk-1[λ-1] ,(j/kg)

q2 = -Cv(T4-T1)
= -Cv.T1 .[λ - 1] ,

(j/kg)

l =q1 - |q2|
= CV.T1εk-1[λ-1] - Cv.T1(λ - 1)
= CV.T1[εk-1-1].[λ-1]

η

t

=

(j/kg)

l
1
= 1 − k −1
q1
ε

4.2.1

Chu tr×nh KhÝ lý t−ëng

Chu tr×nh ®éng c¬ ®èt trong cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p
ε=

v
v

1

; ε ≈ 13 ÷ 18 λ = 1 ρ =

2

q1 = CP(T3-T2) =
CP.T1εk-1.(ρ - 1) ,(j/kg)
q2 = -Cv(T4-T1)
= -Cv.T1 .(ρk – 1) ,

(j/kg)

l =q1 - |q2|

= Cp.T1εk-1.(ρ - 1) –
Cv.T1(ρk - 1) , (j/kg)

l
1 ρ k −1
η t = q = 1 − ε k −1 k (ρ − 1)
1

v
v

3

2


4.2.2

Chu tr×nh KhÝ lý thùc

Chu tr×nh h¬i
Superheated

q = i −i
1

3

2

l pump = i2 − i1 <<

|q |= i − i
2

4

1

i3 − i4 = l turbine →

l = q1−|q 2| = i − i
3

2

− (i 4 − i1) = (i3 − i 4) − (i 2 − i1)

− i − (i − i ) i − i

l
i
≈
l ≈ i −i η = q =
i −i
i −i
3

3

4

4

2

1

3

4

3

1

t

1

3

2


4.3

Chu t×nh ng−îc chiÒu
Chu tr×nh h¬i

Pk; tk

Po; to
qo

lo
qk

|q |= |q | = i − i q2 = q0 =i1 − i4
l = |q | − q = i − i
1

2

k

0

3

1

2

2

1

q i − i |q | − l |q |
ε=
=
=

=
−1 = ϕ −1
l i −i
l
l
0

1

4

0

2

1

0

1

0

1

0


2.4.1

Kh«ng khÝ Èm
§Þnh nghÜa vμ ph©n lo¹i
KK Èm ( ) = KK kh« (k) + h¬i n−íc (h)

G
KhÝ thùc

KhÝ LT

=

Gk

+

KLT

+

KLT

Gh
khÝ thùc

+

KLT

KÝ hiÖu
chØ sè

Gh << G
Ph << P


2.4.1

Kh«ng khÝ Èm
§Þnh nghÜa vμ ph©n lo¹i
C«ng thøc tÝnh to¸n

pV = GRT
G = Gk + Gh

T = Tk = Th
V = Vk = Vh
p = p k + ph


2.4.2

Không khí ẩm
Các đại lợng đặc trng

1. Độ ẩm tuyệt đối
Kí hiệu:

Đơn vị đo: kg/m3

Định nghĩa = mhơi nớc trong 1m3kk ẩm
= Gh/V = Gh/Vh = h


2.4.2

Không khí ẩm
Các đại lợng đặc trng
2. Độ ẩm tơng đối

Kí hiệu:

Đơn vị đo: - ; [%]

Định nghĩa: = kkâ cha bão ho / kkâ bão ho
= h/hmax.( 100%) = ph/phmax.( 100%)
Lu ý : 0%<= <= 100%


2.4.2

Không khí ẩm

Các đại lợng đặc trng
3. Độ chứa hơi

Kí hiệu: d

Đơn vị đo: kgh/kgk; gh/kgk

Định nghĩa = mhơi nớc trong kkâ ứng với 1kgkk khô
d = Gh/Gk = 0,622.ph/(p-ph) [kgh/kgk]
Lu ý:

ph ặ phmax ặ d ặ dmax

2.4.2

Không khí ẩm
Các đại lợng đặc trng
4. Entanpy
Kí hiệu: I

Đơn vị đo: kJ/kgk
I = ik + d.ih
= t + d.(2500 + 1,93.t) (*)

Lu ý:

[d] = kgh/kgk;
(*) áp dụng cho KKÂ cha BH


5.3

DÉn nhiÖt æn ®Þnh kh«ng cã nguån trong
DÉn nhiÖt qua v¸ch ph¼ng nhiÒu líp

t

q1 =

q1

q2

t1 − t 2
R1

q2 =

t 2 − t3
R2

q3 =

t 4 − t3
R3

q3
Q = Q1 = Q2 = Q3

1

2

3

F1 = F2 = F3

4
q

q = q1 = q2 = q3

q=
δ1
λ1
i

δ2
λ2

Rd1
V1

δ3
λ3

Rd2
V2

x

Rd3
V3

V4

t1 − t n+1

δi
∑
i =1 λi
n

V2 − V3
V1 − V4
i=
=

Rd 1 + Rd 2 + Rd 3
Rd 2


5.3

DÉn nhiÖt æn ®Þnh kh«ng cã nguån trong
DÉn nhiÖt qua v¸ch ph¼ng nhiÒu líp

t
q1
1

q2
2

q3
3

4
q

δ1
λ1

δ2
λ2

δ3
λ3

δ1
t1 − t 2 = Δt1 = q
λ1

x

δ2
δ1 δ 2
t3 = t 2 − q
= t1 − q ( + )
λ2
λ1 λ2


5.3

DÉn nhiÖt æn ®Þnh kh«ng cã nguån trong

DÉn nhiÖt qua v¸ch trô 1 líp

dt
Q = −λ 2πrl
dr

t

λ1

t=−

ql

Q
2πλl

dt = −

ln r + C

t = t1 = −

Q dr

2πλl r

Q
ln r1 + C
2πλ

ql
d
r
ln = t1 −
ln
t = t1 −

2πλl r1
2πλ d1
Q

R1
R2

x

[ ]

(t1 − t 2 )

; W
ql =
m
1
d2
ln
2πλ d1

Q = ql .l ; [W ]


5.3

DÉn nhiÖt æn ®Þnh kh«ng cã nguån trong
DÉn nhiÖt qua v¸ch trô nhiÒu líp

ql ,1 =

t
q1
1

q2
2

ql ,3 =

q3
3

(t1 − t 2 )
d2
1
ln
2πλ1 d1

4 q

ql , 2 =
(t3 − t 4 )
d4
1
ln
2πλ3 d 3

(t 2 − t3 )
d3
1

ln
2πλ2 d 2

Q = Q1 = Q2 = Q3

λ1
d1

λ2

λ3
x

d2
d3

d4

l1 = l2 = l3 = l4

F1 < F2 < F3 < F4

ql = ql,1 = ql,2 = ql,3

q1 > q2 > q3 > q4

t1 − t( n +1)
ql = n
=
d i +1
1
ln
∑
di
i =1 2πλi

Δt

∑R

i


6.2

Hệ số tỏa nhiệt đối lu v phơng pháp xác định
Tiêu chuẩn đồng dạng

T/C

Đặc trng

Re

chế độ chuyển động cỡng bức

Gr

lực nâng

Pr

tính chất vật lý của dịch thể

Nu

cờng độ trao đổi nhiệt đối lu

Công thức
l
Re =

g . .t.l 3

Pr =

m

n



Gr =

a

l
Nu =


Nu = C.Re .Gr .Pr
Bổ sung: Prf/Prw; l/d; R

l

2

6.3

Trao ®æi nhiÖt ®èi l−u tù nhiªn
Trong kh«ng gian v« h¹n

α↑ 30%
α↓ 30%

- §èi víi èng hoÆc tÊm ®Æt ®øng (l=chiÒu cao):
Nuf = 0,76.(Grf.Prf)0,25.(Prf/Prw)0,25

nÕu 103 < Grf.Prf <= 109
Nuf = 0,15.(Grf.Prf)0,33.(Prf/Prw)0,25
nÕu Grf.Prf > 109
- §èi víi èng hoÆc tÊm n»m ngang (l=®−êng kÝnh, bÒ réng tÊm):
Nuf = 0,5.(Grf.Prf)0,25.(Prf/Prw)0,25 nÕu 103 < Grf.Prf < 108


6.3

Trao ®æi nhiÖt ®èi l−u tù nhiªn
Trong kh«ng gian h÷u h¹n (khe hÑp)

q

λtd
(t w1 − t w2 ); W m 2
δ
λtd = ε dl .λ
q=

εdl = 0,105.(Grm.Prm)0,3 nÕu 103 < Grm.Prm <= 106
εdl = 0,40.(Grm.Prm)0,2 nÕu 106 < Grm.Prm <= 1010