Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 3 - Ngô Phi Mạnh

CH

NG 3

KHÔNG KHÍ M, H I
N
C VÀ CÁC QUÁ
TRÌNH NHIỆT ĐỘNG
THỰC TẾ


3.1. H I N

C


3.1.1. H i n

James Watt

c và các ứng d ng.

Máy hơi nước


3.1.1. H i n

c và các ứng d ng.

Quá trình chuyển pha và đ th pha c a h i n

Quá trình hóa h i: Lỏng thành h i (Bay h i và sôi)

Quá trình ng ng t : H i thành lỏng

c


3.1.2. Quá trình hóa h i đẳng áp c a n
Mô tả Quá trình hóa h i đẳng áp c a
n c

c.


3.1.2. Quá trình hóa h i đẳng áp c a n
Đ th P-v c a n

c, h i n

c

Độ khô, x

c.


3.2. KHÔNG KHÍ

M

3.2.1. Đ nh nghĩa, tính chất và phân loại.
a.

Định nghĩa:

-

Không khí ẩm: hỗn hợp không khí khô + hơi nước (1-3% khối lượng
hỗn hợp).
Không khí khô: 21% (thể tích) O2 + 78% N2 + 1% các khí khác:
CO2, H2, Argon...

-

b.

Tính chất:
Hơi nước trong không khí ẩm được xem là khí lý tưởng vì phân áp suất
và phân thể tích của hơi nước trong đó rất bé.

=> Áp dụng các phương trình, định luật của khí lý tưởng:
- Các phương trình cân bằng:
V = Vk = Vh
T = Tk = Th
G = Gk + Gh
- Phương trình trạng thái khí lý tưởng:
Pk.V = Gk.Rk.T
Ph.V = Gh.Rh.T

3.2.1. Đ nh nghĩa, tính chất và phân loại.
- Phương trình định luật Danton:

B = pk + ph

Trong đó
+ G; Gk; Gh – Khối lượng KK ẩm, không khí khô (KKK) và
hơi nước.
+ V; Vk; Vh – Thể tích KK ẩm, KKK và hơi nước.
+ T; Tk; Th - Nhiệt độ KK ẩm, KKK và hơi nước.

+ B; pk; ph - Phân áp suất khí quyển, KKK và hơi nước.

c. Phân loại:
Không khí ẩm chưa bão hòa: là không khí mà có thể nhận thêm
hơi nước vào.
Không khí ẩm bão hòa: là không khí mà lượng hơi nước trong đó
đã đạt đến mức tối đa (tức là không thể nhận thêm hơi nước từ ngoài
vào được nữa).
Không khí quá bão hòa: là không khí bão hòa mà có lẫn những
giọt nước


3.2.2. CÁC THÔNG S

ĐẶC TR NG C A KK

a.

Độ ẩm tuyệt đối:

b.

Độ ẩm tương đối, φ:

* Nhận xét:

M.

- Khi φ = 0 - trạng thái không khí khô.
- Khi 0<φ<100 - trạng thí không khí ẩm chưa bão hòa.
- Khi φ = 100 - không khí ẩm bảo hòa.


3.1.2. CÁC THÔNG S
c.

ĐẶC TR NG C A KK

Nhiệt độ đọng sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt:

* Nhiệt độ đọng sương, tđs:
Làm lạnh không khí ở điều kiện ph=const
hoặc dung ẩm không đổi (d=const) đến
một nhiệt độ tđs thì bắt đầu xuất hiện sự
ngưng tụ hơi nước trong không khí.
Tđs - là nhiệt độ đọng sương.

* Nhiệt độ nhiệt kế ướt, tư:

C:\Users\dell\Desktop\nhiet ke.docx

- tư phụ thuộc vào tốc độ bay hơi của nước vào không khí ẩm quanh bấc

M.


3.2.2. CÁC THÔNG S

ĐẶC TR NG C A KK

M.

d. Độ chứa hơi (dung ẩm):
[kg/kgKKK]

e. Entanpi của không khí ẩm
Entanpi không khí m = entanpi KKK + entanpi h i n
I = ik + d.ih
=> I = Cpk.t + d.(r0 + Cph.t)
I = 1,005.t + d(2500 + 1,84.t)

c


3.2.3. Đ

TH I – d c a không khí m.
Ví dụ: KK ẩm ở 250C, φ = 60%

Xác định: tư ; tđs; I; d
Hướng dẫn
Xác định bằng đồ thị I-d


3.2.4. Các quá trình c a KK m.
a. Quá trình sấy:


3.2.4. Các quá trình c a KK m.
b. Quá trình điều hòa không khí:


3.2.4. Các quá trình c a KK m.
b. Quá trình điều hòa không khí:

Daøn laïnh

Daøn noùng


3.3. CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT
Đ NG KHÁC


3.3.1. Quá trình tiết l u.

a. Định nghĩa:

Môi chất qua tiết diện bị

giảm đột ngột, làm cho áp
suất bị giảm xuống (nh ng
không sinh công)

b. Tính chất:

- Là quá trình đẳng entanpi: i1 = i2
-Tốc độ của dòng không đổi: ω1 = ω2
- Là quá trình không thuận nghịch với sự tăng entropi: Δs > 0
- Là quá trình giảm áp suất: Δp = f(ω, độ giảm tiết diện) = p1 – p2


3.3.2. Quá trình nén khí.
1. Các loại máy nén trong thực tế


3.3.2. Quá trình nén khí.
2. Các quá trình c a Máy nén piston 1 cấp lý t ởng


3.3.2. Quá trình nén khí.
3. Tính công tiêu t n trong quá trình
Công tiêu tốn cho toàn quá trình:
2

l  lnap  lnén  l xa  P1 .v1   p.dv  P2 .v2
1

a) Nén theo quá trình đẳng nhiệt, T = 0, P1.v1 = P2.v2
2

l   p.dv
1

b) Nén theo quá trình đoạn nhiệt: q = 0

l k  P1 .v1 
lk 

1
.( P1 .v1  P2 .v2 )  P2 .v2
k 1

k
.( P1 .v1  P2 .v2 )
k 1

c) Nén theo quá trình đa biến:

v
l  R.T . ln 2
v
1

T2
k
l 
.RT1 (1  )
k 1
T1

k

T2
n
.RT1 (1  )
l 
T1
n 1
n


3.3.2. Quá trình nén khí.
4. Nh ợc điểm c a máy nén m t cấp

Khi P2 tăng => λ càng giảm
Khi P2 = Pmax nào đó thì V1-V4 = 0
=> λ = 0


3.3.2. Quá trình nén khí.
4. Máy nén piston nhiều cấp

a. Nguyên lý làm việc:

p 1 , t1

p 2 , t2

p 3 , t3

p 4 , t4

b. Đặc điểm của máy nén đa cấp:
P2 = P3
T1 = T3
T2 = T4


3.3.2. Quá trình nén khí.
c. Xác định tỷ số nén:

4. Máy nén piston nhiều cấp

p

2

p

1

cấp 1:

Cấp 2:

n 1 

 P  n 
n
.R.T . 4   1

l 
2 n 1
3  P 

 3



β – tỉ số nén mỗi cấp
4

p



3



d. Xác định công tiêu tốn:
n 1


P  n


n
 2
l 
.R.T .   1

1 n 1
1  P 

 1





p

p4
p1

l l
1

2

Công tiêu hao c a máy nén:

l

 n 1 
n
2.l  2. n 1 . R.T1 .  n 1
1



3.3.2. Quá trình nén khí.
Bài tập ví d :

Máy nén lý t ởng 2 cấp có làm mát trung gian, áp suất ban đầu p1 = 1
bar, t1=200 C, áp suất cuối quá trình nén là p4 = 9bar. Xác định công tiêu
hao của máy nén, nhiệt độ cuối quá trình nén nếu quá trình nén là đoạn
nhiệt
Hướng dẫn giải:

- Quá trình nén là đoạn nhiệt => n = k = 1,4 (không khí)
 m

- Xác định tỉ số nén mỗi cấp: với m là số cấp nén

- Xác định công tiêu hao:

l

 n 1 
n
2.
. R.T .  n 1
1
n 1



- Xác định nhiệt độ cuối quá trình nén:

n 1
 n

P
T  T  T . 2 
2
4
1P 
 1

p
c
p
đ

, J/kg

 T .
1

n 1
n