Ebook Máy và thiết bị lạnh: Phần 1

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.09 MB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

NGUYỄN ĐỨC LỢI - PHẠM VĂN TÙY

MÁY

v à THIẼT Bj LẠNH

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

NGUYỄN ĐỨC LỢI - PHẠM VĂN TÙY

MÁY VÀ THIẾT B| L6NH

GIÁO TRÌNH CAO ĐẲNG

và cổn g nhân điện lạnh

ịTái bản lần thứ chín)

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

LỊI NĨI ĐẰU

C ùng vói cơng cuộc đổi m ói cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đ á t nước,
kỹ th u ậ t lạnh đ a n g p h á t triển rát m ạ n h m ẽ ỏ Việt N am . Tủ lạnh, m ảy kem,
m áy đá, m áy đièu hòa n h iệt độ đ ã trỏ nên quen thuộc trong đời sống hàng
ngày. Các m á y và th iết bị lạnh công nghiệp p hục vụ trong các ngành chế
biến thực p h ẩ m , bia, rượu, sợi dệt, in án, thuốc lả, diện tử, vi điện tử, thơng
tin, viễn thơng, bưu chính, y tế, th ề dục th ể thao, du lịch... củng đa n g p h á t
huy tác d ụ n g thúc d ẩ y m ạ n h m ẽ nên k in h tế d i lén.

So n g song với sự p h á t triển kỹ thuật, việc p h á t triền đội ngủ cán bộ
khoa học kỹ th u ậ t và công n h â n lành nghè củng đ ã được N g h ị quyết Trung
ương 2 d in h hướng và chỉ rõ : "Phát triển giáo dục, đào tạo và khoa học
công nghệ là quốc sách hàng đàu n h ầ m nâng CCLO d ãn trí, dào tạo nhăn lực,
bồi dưỡng nh ă n tài, p h á t h u y nguồn lực con 'người, là kháu đ ộ t p h á đ ể tiến
vào thời kỳ mói. Dáy là sự nghiệp của Đảng, của Nhà, nước và của toàn dãn,
của từ ng g ia đ ìn h và m ỗi công dán".

Đ ể đáp ứng nhu cầu cáp bách trên chúng tôi đã biên soạn giáo trình
"Máy và th iết bị lạ n h ” d ù n g cho chương trĩn h dào tcỊO Cao dà n g và Công
nhãn Điện lạnh.

K hác với giáo trìn h "Kỹ th u ậ t lạ n h cơ sỏ" N X B GD 1996 (in lần 4)
d ù n g cho các trường Đ ại học k ỹ th u ậ t, giáo trĩn h "Máy và T h iế t bị lạnh"
kh ô n g đ i sâu vào lý th u yế t tin h toán m à đ i sâu giới thiệu k ế t cáu, cáu
tạo, nguyên lý là m việc, p h ư ơ n g p h á p vận hành, d u y tu, bảo dưỡng, sửa
chữa, lự a chọn th iế t bị p h ù hợp... n h ằ m cung cấp cho học viên các kiến
thức thực tế cơ bản v ì m á y lạ n h d ề có th ề n ấ m bất và ứ ng d ụ n g tốt n h ấ t
trong thực tể.

L ầ n tái bản này chúng tôi bổ sung thêm p h ầ n 1.4 (chương 1) : nhắc lại
các kiến thức ca bản của kỹ th u ậ t nhiệt, v ì vậy các kiến thức được trĩn h bầy
dễ hiểu, đơn giản, các h ìn h vẽ p h ầ n lón là nguyên lý hoạt động và là hìn h
ảnh, ph ố i cảnh, cảc tín h tốn củng rát đơn giản, ngắn gọn chủ yếu theo các
giá trị k in h nghiệm , đ ịn h hướng.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

bị lạ n h của tấ t cả các ngành đ a n g có liên q u a n tới lạnh. Do m áy lạ n h nén
hơi đ a n g được s ử d ụ n g chủ yếu hiện n a y nên g iá o trìn h này củng kh ô n g
giới th iệu m á y lạ n h h ấp th ụ ejêctơ, nén k h í và c h ỉ đ i sâu giởi thiệu về m á y

lạ n h nén hơi.

Phân công biên soạn :

PG S. T S N g u y ễ n Đức L ợ i : chương 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9
PG S. T S P h ạ m V ăn T ù y : chương 6, 7, 10, 11

Giáo trìn h chắc ch ắ n kh ô n g trá n h kh ỏ i th iế u sót, c h ú n g tôi m o n g n h ậ n
được ý kiế n đ ó n g góp đ ể giáo trin h ngày càng được hoàn th iệ n hơn. Các ý
kiến x in g ử i về N X B Giáo d ụ c Việt N a m 81 T rầ n H ư n g Đạo, H à N ộ i ; Tel.
8222393 ; N R . 7165860.

X in trâ n trọng cảm ơn.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Từ lâu, con người đã biết làm lạn h và sử dụng lạnh. Cách đây k hoảng 5000 năm ,
con người đ ã b iết bảo q u ản lương thự c và thự c phẩm tro n g các h a n g động và n h iệt
độ th ấ p do các m ạch nước ng ẩm n h iệ t độ th ấ p chảy qua.

Các tra n h vẽ trê n tư ờ n g tro n g các kim tự th á p Ai cập cách đây 2500 -ỉ- 3000
năm đã mô tả cảnh nô lệ q u ạ t các bình gốm xốp cho nước bay hơi làm m á t khơng khí.

Cách đây 2000 n ăm người Ấn Độ và T ru n g Quốc đã biết trộ n muối vào nước hoặc
nước đá đ ể tạo n h iệ t độ th ấ p hơn.

Tuy nhiên, kỹ th u ậ t lạn h hiện đại mới chỉ b ắ t đ ầ u từ .th ế kỷ 18 và 19 với các sự
kiện nổi b ậ t :

1750-1755 : Giáo sư \V.Cullen đ ã làm cho nước tro n g cốc đ ặ t tro n g m ột quả
chuông th ủ y tin h hóa đá nhờ h ú t chân không tro n g quả chuông.
1761-1764 ; J . Black p h á t hiện n h iệt ẩn ngư ng tụ và n h iệ t ẩn hóa hơi.
1780 : C louet và M onge lẩn đ ầu tiê n hđa lỏng khí SO2.

1810 : Leslie ch ế tạo m áy lạn h hấp th ụ H 2O/ H 2SO4.
1823 ; P a rad a y s công bố cơng trìn h về hóa lỏng khí.
1824 : C a rn o t khám phá định lu ậ t n h iệ t động II.

1834 : P e rk in s đ ăn g ký bằn g p h á t m inh vể m áy lạn h nén hơi đầu tiê n trê n
th ế giới. H ỉn h 1.1. giới th iệ u m áy lạ n h đầu- tiê n chạy b ằ n g e te do
P e rk in s ch ế tạo.

l l ìn h l.-l. Máy lạnh nén hơi đẩu tiên
chạy bằng ete do Perkin.s ché tạo ;

1 - máy nén cơ ;
2 - dàn ngilng ;

3 - van tiết lưu ;
4 - dàn bay hơi ;
w - nước, làm mát ;

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

1835 : T h ilo rer hóa rá n khí CO2 (đá khơ).

1842-1843 : M ayer và Jo u le kh ám p h á đ ư ơ n g lư ợ n g n h iệ t c ủ a công (đ ịn h lu ậ t
n h iệ t đ ộ n g I).

1845 : G orrie c h ế tạo m áy nén khí đ ầu tiên.
1852 : Thom son (Kelvin) p h á t m inh r a bơm nhiệt.

1856-1859 : H a rriso n hoàn th iệ n m áy lạn h nén hơi môi c h ấ t etylete.
1858 : T ầu hỏa lạn h chở thực phẩm đ ầ u tiê n h o ạ t động ở Mỹ.
1859 : C arré p h á t m inh m áy lạn h hấp th ụ N H 3/ H 2O đầu tiên.

1861 : M ort và Nicolle xây dự ng m áy kết đông th ịt đ ầ u tiê n ở Sydney.
1865 : Xây dự ng kho lạnh đầu tiê n ở Mỹ.

1869 : A ndrew lẩ n đ ầ u tiê n c ắ t nghĩa vê điểm tới hạn.

1869 : H am m ond chuyên chở th ịt tươi tro n g to a tẩ u hỏa lạnh.
1871 : T ellier c h ế tạo m áy lạn h nén hơi chạy m etyl ete đ ẩu tiên.
1873 : V an d e r W aals công bố phương trìn h trạ n g thái.

1874 : Linde chế tạo m áy lạn h nén hơi N H 3 đ ẩ u tiên.
1874 : P ic te t c h ế tạo m áy lạn h nén hơi SO2 đ ầu tiên.

1876 : T ellier tổ chức tầ u th ủ y lạnh đầu tiê n chở th ịt đông lạnh xuyên
lục địa.

1878-1882 : Xây dựng các kho lạnh đông cỡ lớn đẩu tiên ở Mỹ, Anh và Achentina.
1884 : T ẩu hỏa điều hịa khơng khí đ ầ u tiê n k h án h th à n h chạy tu y ến đường

B a ltim o re - Ohio.

1895 : Linde chế tạo m áy hóa lỏng khơng khí đẩu tiên.
1904 ; M ollier xây dự ng đổ th ị h - s và Igp- h.

1906 ; N e rn s t p h á t hiện Định lu ậ t n h iệ t đpng th ứ III.
1908 : K am erlỉngh O nnes htía lỏng heli (4K).

1910 : L eiblanc chế tạo m áy lạn h ejectơ đẩu tiên.

1911 : C a rrie r đ ặ t n ề n m đng đầu tiên cho kỹ th u ậ t điểu hịa khơng khí.

1930 : Sản x u ấ t freôn công nghiệp.

1944 : Điều hịa khơng khí trê n m áy bay ở Mỹ ; r a đời m áy lạn h hấp thụ
H 20/L iB r ở Mỹ.

1954 : Chu trìn h S tirlin g dù n g H 2 hoặc N 2 tạo n h iệ t độ -150 H- -2 5 0 °c
1959 ; Chu trình máy lạnh nén khí GIFFORD và MC MAHON (-2 2 0 H— 260°C).
1960 : Máy n é n trụ c vít được sử dụng tro n g kỹ th u ậ t lạnh.

1986 : Siêu dẫn ở n h iệ t độ cao (BEDNORZ và M UELLER).

1987 : N ghị định M ontreal cấm các írn làm suy giảm tầ n g ozôn như
R l l , R12, R13B1, R I 13, R I 14, R I 15.

1989 : Tạo được n h iệt độ 1.10“ ^K ở B eyreuth.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Brow n Bovery (Mỹ) chế tạo.
H ình 1.3 giới th iệ u m áy lạn h đó
dùng sức người đ ể vận hàn h ở Ấn
Độ làm lạnh nước muối đ ể làm
kem và đá vào k h o ản g năm 1912.

N gày nay, kỹ th u ậ t lạn h hiện
đại .đã tiế n n h ữ n g bước r ấ t xa, cd
trìn h độ khoa học kỹ th u ậ t ngang
với các n g àn h khoa học kỹ th u ậ t
khác. P h ạm vi n h iệ t độ ngày càng
được mở rộng. Con người đ an g dần
d ần tiế n tới n h iệ t độ khơng tu y ệt
đối. P h ía n h iệ t độ cao của th iế t bị

ngưng tụ, cđ th ể đ ạ t tới 100°c

phục vụ cho các m ục đích sấy,
sưỏi, th a n h trù n g , triệ t khuẩn,
chuẩn bị nước ntíng. Đây là các
ứng dụ n g của bơm n h iệ t góp p hần
th u hổi n h iệ t th ải, tiế t kiệm n ă n g
lượng sơ cấp. Công s u ấ t m áy được
mở rộng từ các m áy lạn h nhỏ tro n g
phịng th í nghiệm đến các tổ hợp
h à n g triệ u W att ở các tru n g tâm
điểu tiế t khơng khí,

H iệu s u ấ t m áy tă n g lên, chi
phí vật tư và chi phí n ă n g lượng
cho m ột đơn vị lạn h giảm , tu ổ i thọ
và độ tin cậy tăn g . Mức độ tự động
hda cũng tả n g lên rõ rệ t. N hữ ng
th iế t bị lạn h tự động htía hồn
to àn đang d ầ n d ầ n th a y th ế các
th iế t bị th ao tá c b ằn g tay.

H ìn h 1.2. Máy lạnh kiêu kín đầu tiên, mơi chất so
a - bình ngưng ; b - đổi trọng ; c - nưóc làm mát,
d - dầu bôi trơn, d - chi tiết gạt dầu ; f - s o ^ ngưng tụ ;

g - bình bay hơi ; h - nước muối thân máy quay cùng bánh
đà trục khuỷu, riêng xilanh đứng, pitlông chuyển động lên
xuổng do trục khuỳu quay.

xuổng do trục khuỳu quay.

H ìn h 1.3. Máy kem, máy đá (h.1,2) chạy bằng súc người
ở Ấn Độ năm 1912.

1.2. Ý NGHĨA KINH TẾ

Bảo quản thực phẩm

Lĩnh vực ứ n g dụng q u a n trọ n g n h ấ t của kỹ th u ậ t lạnh là dùng đ ể bảo quản thực
phẩm . Theo th ố n g kê thì khoảng 80% n ăn g su ấ t lạnh được sử dụng tro n g công nghiệp
bảo quản thực phẩm . Thực phẩm hầu h ết là các sản phẩm dễ bị ôi th iu hư hỏng do
vi kh u ẩn gây ra. Nước ta có khí hậu n h iệ t đới ntíng và ẩm nên quá trìn h ôi th iu thực
phẩm xảy r a càng n h a n h chtíng.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

B ảng 1.1 giới th iệu thời h ạ n bảo qu ản của m ột số loại th ự c phẩm theo n h iệ t độ
bảo quản.

BẨ N G 1.1. S ố n g à y b ả o q u ả n p h ụ t h u ộ c v à o n h i ệ t đ ộ
d ố i v ớ i c á , t h ị t b ò , g ia c ẩ m

N hiệt độ Cá Thịt bò Gia cầm

*

20°c 3 8 2

10 7 16 5

+ 0 15 30 1

-1 0 . 40 100 70

-2 0 110 1000 230

-3 0 230 2300 800

Thực ra, thời gian bảo q u ả n còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm , phương
pháp bao gói, th à n h p h ẩn khơng khí nơi bảo q uản, c h ấ t lượng bán th à n h phẩm ..., n h ư n g
n h iệt độ đóng vai trị q u a n trọ n g n h ất.

N gày nay, công nghiệp thự c phẩm x u ấ t khẩu đ a n g giữ m ột vai trò h ế t sức qu an
trọ n g tro n g n ề n kinh t ế của nước ta và nền công nghiệp ch ế biến thực ph ẩm này
không th ể th iế u n h ữ n g tra n g th iế t bị hiện đại n h ấ t của kỹ th u ậ t lạnh.

Sấy thăng hoa

S ản phẩm sấy đ ầ u tiên được k ết đông xuống - 20 °c sau đó được sấy bằn g cách
h ú t chân không nên c h ất lượng sản phẩm hầu như được giữ nguyên vẹn. Khi sử dụng
sản phẩm được tá i hấp th ụ nước và giữ nguyên được trạ n g th á i b a n đ ẩ u cả vê ch ất
lượng, m ầu sác, m ùi vị... do giá th à n h sấy th ă n g hoa r ấ t đ ắ t nên ít được ứ n g dụng
cho thự c phẩm m à chủ yếu cho n g àn h y, dược.

Cơng nghiệp hóa chất

ứ n g d ụ n g q u an trọ n g n h ấ t tro n g cơng nghiệp hóa c h ấ t là việc htía lỏng và tách
khí như cơng nghiệp sả n x u ấ t khí clo, am oniắc, carbonic, su n íu rơ , clohydric, các loại
khí đốt, khí sinh học, khí th iê n nhiên ; ho'a lỏng và tách không khí...

H óa lỏng và tác h khí từ khơng khí là ng àn h công nghiệp co' ý ng h ĩa r ấ t to lớn

đối với ngàn h luyện kim, ch ế tạo m áy và các ngành kinh t ế khác kể cả y học và sinh,
học. ô x y và nitơ được sử dụng ở nh iều lĩnh vực khác n h a u như hàn, c ắ t kim loại, sản
x u ấ t ph ân đạm , làm c h ấ t tả i lạnh... •các loại khí trơ nh ư heli, argon được sử dụng
tro n g nghiên cứu v ậ t lý, tro n g cơng nghiệp hóa c h ấ t và sả n x u ấ t bóng đèn. Kỹ th u ậ t
lạn h cũng hỗ trợ đắc lực tro n g các công nghệ sả n x u ấ t vải, sợi, tơ, cao su n h â n tạo,
phim ảnh... n h iệ t độ đtíng vai trò q u a n trọ n g tro n g các phản ứng ho'a học nên người
ta còn sử d ụ n g lạnh đ ể điều kh iển tốc độ p h ả n ứ ng hóa học.

Điều hịa khơng khí

Đ iều hịa khơng khí cơng nghiệp và tiệ n nghi ngày nay là không th ể th iếu và thực
sự đang p h á t triể n r ấ t m ạnh mẽ. Các yêu cẩu nghiêm n g ặ t vể n h iệ t độ, độ ẩm và

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

th à n h p h ẩ n khơng khí tro n g các quy trìn h cơng nghệ sả n x u ấ t nh ự vải sợi, in ấn,
thuốc lá, điện tử, vi điện tử, m áy tính, q u an g học, cơ khí chính xác... n h ấ t th iế t phải
có điều hịa khơng khí.

Các dịch vụ n h ư khách sạn, du lịch... cũ n g không th ể th iế u điều hòa tiệ n nghi và
tấ t cả các n g à n h y tế, th ể dục th ể thao, giao th ô n g vận tải, vui chơi giải tr í cũng
không th ể th iế u được điều hịa khơng khí.

N gày nay, kỹ th u ậ t lạn h đ ã th â m nh ập và hỗ trợ cho h à n g tră m ng àn h kinh tế
khác n h a u và chúng ta có th ể kh ẳn g định rằ n g đ ể xây dự ng m ột nước Việt N am giấu
m ạn h với n ể n công nghiệp hiện đại chúng ta không th ể không quan tâ m đến việc xây
dựng và p h á t tr iể n n g à n h lạn h và ng àn h điểu hòa khơng khí.

1.3. CÁC LOẠI MÁY LẠNH THƠNG DỤNG

Có nhiều phương pháp làm lạn h khác n hau, mỗi phương pháp làm lạn h có nguyên
lý làm việc và sơ đổ th iế t bị riêng. N hiểu phương pháp làm lạn h chỉ có ý nghĩa vể

m ặ t lý th u y ết, nh iều m áy lạn h chỉ ứng dụ n g tro n g phạm vi phịng thí nghiệm , chỉ cđ
m ột số ít phương pháp làm lạn h có ý nghĩa thự c tế và được ứ n g dụ n g rộng rãi tro n g
sản x u ấ t và đời sống tro n g đđ có m áy lạn h nén hơi, m áy lạn h hấp th ụ , m áy lạnh
ẹịectơ, m áy lạn h nén khí và m áy lạn h n h iệt điện. Máy lạn h nén hơi là loại được sử
d ụ n g nhiều n h ấ t, chính vì vậy giáo trìn h này d à n h riê n g để giới th iệu về m áy lạnh
nén hơi, tuy nhiên ph ần này sẽ giới th iệu sơ lược về các loại m áy lạn h đã nêu.

1.3.1. Máy lạnh nén hơi

Định nghĩa : Máy lạn h nén hơi là loại m áy lạnh có m áy nén cơ đ ể h ú t hơi môi
c h ấ t có áp su ấ t th ấ p và n h iệ t độ th ấ p ở th iế t bị bay hơi và nén lên áp su ấ t cao và
n h iệ t độ cao đẩy vào th iế t bị ngưng tụ. Môi

c h ấ t lạn h tro n g m áy lạn h nén hơi cđ biến
đổi p h a (bay hơi ở th iế t bị bay hơi và
n g ư n g tụ ở th iế t bị n g ư n g tụ ) tro n g chu
tr ìn h m áy lạnh.

Cấu tạo : H ình 1.4 giới th iệu sơ đổ th iế t
bị của m áy lạn h nén hơi.

Máy lạn h n én hơi bao gồm 4 bộ p hận
chính là m áy nén, th iế t bị ngư ng tụ, van
tiế t lưu và th iế t bị bay hơi. C húng được nối
với n h a u b ằn g đường ống th eo th ứ tự như
biểu diễn trê n hình vẽ. Mơi c h ấ t lạn h tu ầ n
hoàn và biến đổi pha tro n g hệ th ố n g lạnh.
Các quá trìn h cơ bản bao gổm :

1 - 2 ; Q uá trìn h n é n đoạn n h iệ t hơi sinh

ra ở th iế t bị bay hơi ;

2 - 3 : Q uá trìn h ngư ng tụ hơi ở áp su ấ t
cao và n h iệ t độ cao ;

Ilìn h 1.4. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén hơi
MN - máy nén ; NT - thiết bị ngUng tụ ;

TL - van tiết lưu bình NT được làm mát
bằng nước và thải lượng nhiệt bình BH
thu lượng lạnh Q của môi trường trực tiếp

hoặc gián tiép qua nước muối.

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

3 - 4 : Q uá trìn h tiế t lưu đ ẳng en ta n p y ;

4 - 1 : Q uá trìn h bay hơi ở áp su ấ t th ấ p và n h iệt độ th ấ p tạo r a hiệu ứng lạnh.
Các loại môi c h ấ t th ư ò n g là am oniac và các loại freôn. Tùy theo môi c h ấ t sử d ụ n g
tro n g m áy m à hệ th ố n g có đặc điểm riên g và cẩn m ột số th iế t bị phụ riêng.

ứ n g dụng : Được ứ n g dụ n g rộng rãi tro n g t ấ t cả các n g à n h kinh tế.

1.3.2, Máy lạnh hấp thụ

Định nghĩa : Máy lạn h hấp th ụ là m áy lạn h sử dụ n g n ă n g lượng d ạ n g n h iệ t để
h oạt động. Máy lạn h hấp th ụ có các bộ phận ngưng tụ, tiế t lưu và bay hơi giống m áy
lạnh nén hơi. R iêng m áy n én cơ được th ay

b ằng m ột hệ th ố n g bình hấp th ụ , bơm
du n g dịch, bình sinh hơi và tiế t lưu dung

dịch. H ệ th ố n g th iế t bị này chạy b ằng
n h iệt n ă n g (như hơi nước, bộ đốt nđng)
thự c hiện chức n ă n g như m áy nén cơ là
"hút" hơi sinh r a từ bình bay hơi và "nén"
lên áp s u ấ t cao đẩy vào bình ngưng tụ
nên được gọi là m áy nén n h iệt (hình 1.5).

Cấu tạo : H ình 1.5 mô t ả nguyên lý
cấu tạo của m áy lạn h hấp th ụ . Các th iế t
bị ngưng tụ , tiế t lưu, bay hơi và các quá
trìn h 2 -3 , 3 -4 , 4 -1 giống như m áy lạn h
nén hơi. R iêng m áy n én n h iệt cd các th iế t
bị bình hấp th ụ , bơm d u n g dịch, b ìn h sinh
hơi và van tiế t lưu dưng dịch bố trí như
trê n hình 1.5. Ngồi mơi c h ấ t lạnh, tro n g
hệ th ố n g cịn ctí d u n g dịch hấp th ụ làm
nhiệm vụ đư a môi c h ấ t lạn h từ vị trí 1
đến vị trí 2. D ung dịch sử dụ n g th ư ờ n g
là am oniac/ nước và nước/ litibrom ua.

Ilình 1.5. Sơ đổ nguyên lý máy hấp thụ
SH - bình sinh hơi ; HT - binh hấp thụ ;
BDD - bơm dung dịch ; TLDD - tiết lưu dung
dịch ; các kí hiệu khác giống h.1.4. Binh hấp thụ
đưỢc làm mát bằng nước và thải ra một lượng
nhiệt A ; Bình sinh hơi được gia nhiệt bằng hơi
nước và tiêu thụ một lượng nhiệt Q^.

Hoạt động : D ung dịch loăng tro n g bình hấp th ụ có khả n ă n g hấp th ụ hơi môi ch ất
sinh ra ở bình bay hơi để trở th à n h du n g dịch đậm đặc. Khi dung dịch trở th à n h đậm

đặc sẽ được bơm du n g dịch bơm lên bình sinh hơi. ở đây du n g dịch được gia n h iệt
đến n h iệt độ cao (đối với du n g dịch am oniac/nước khoảng 130°C) và hơi am oniac sẽ
th o á t r a khỏi du n g dịch đi vào bình ngưng tụ . Do am oniac th o á t ra, d u n g dịch trở
th à n h dung dịch loãng, đi q u a van tiế t lưu dung dịch vể bình hấp th ụ tiếp tụ c chu kỳ
mới. ở đây, do vậy có hai vịng tu ầ n hồn rõ rệt.

- Vòng tu ầ n hoàn dụ n g dịch : H T - B D D - S H - TLDD và trở lại HT,
- Vòng tu ầ n hồn mơi ch ất lạn h l-H T - B D D - S H - 2 - 3 - 4 - 1 .

Trong thực tế và đối với từ ng loại cặp môi chất : amoniac/nước hoặc nước/litibrom ua
cũng như với yêu cẩu hồi n h iệt đặc biệt m áy có cấu tạo khác n h a u [ 1].

ứ n g dung : ứ n g dụ n g rộng rãi tro n g các xí nghiệp có n h iệ t th ả i dạn g hơi hoặc
nước nóng.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

H ìn h 1.6. Sơ đồ nguyÊn lý máy lạnh
nén khí.

1.3.3. Máy lạnh nén khí

Định nghĩa : Máy lạnh nén khí là loại m áy lạn h cổ m áy nén cơ n h ư n g môi chất
d ù n g tro n g chu trìn h không th ay đổi tr ạ n g th ái, luôn ở th ể khí. Máy lạn h nén khí cđ
th ể có hoặc khơng có m áy d ãn nở.

Cấu tạo : H ìn h 1.6 mô t ả sơ đổ nguyên lý
của m áy lạn h nén khí co' m áy d ân nở. Các th iế t
bị chính gổm ; m áy nén khí, bình làm m á t tru n g
gian, m áy d ân nở và buổng lạnh. Môi c h ấ t thư ờ ng
là không khí và chu trìn h là chu trìn h hở.

Hoạt động : Máy n én và m áy dãn nở th ư ờ n g
là kiểu tu rb in , láp trê n m ột trụ c . C ần tiêu tốn
m ột công n é n đ ể h ú t khí từ buồng lạn h 1 nén
lên áp s u ấ t cao và n h iệt độ cao ở trạ n g th á i 2
sau đó đưa vào làm m á t ở bình làm m á t nhờ th ả i
n h iệt cho nước làm m át. Sau khi đã làm m á t khí
nén được đư a vào m áy d ãn nở và được d ã n nở
xuống áp s u ấ t th ấ p và n h iệ t độ th ấ p rồi được
phun vào buổng lạnh. Q uá trìn h d ãn nở tro n g m áy
dãn nở co' sinh ngoại cơng có ích. Sau khi th u

n h iệ t của môi trư ờ n g cần làm lạnh, khí lại được h ú t vể m áy n é n tiếp tụ c chu trìn h
lạnh.

ứ n g dụng : Máy lạn h nén khí được sử dụ n g h ạ n chế tro n g m ộ t số cơng trìn h điều
hịa khơng khí, n h ư n g được sử dụ n g rộng rãi tro n g kỹ th u ậ t lạn h sâu cryo d ù n g để
hđa lỏng khí.

1.3.4. Máy lạnh ejectơ

Định nghĩa : Máy lạnh ejectơ là m áy lạn h m à q u á trìn h nén hơi môi c h ấ t lạn h từ
áp su ấ t th ấ p lên áp s u ấ t cao được thự c hiện nhờ ejectơ. G iống như m áy lạn h hấp thụ,
m áy nén k iểu ejectơ cũng là kiểu "máy nén nhiệt", sử d ụ n g động n ă n g của dòng hơi
để nén dòng môi c h ấ t lạnh.

Cấu tạo : H ìn h 1.7. Mô tả cấu tạo m áy lạn h ejectơ hơi nước.

Hoạt động : Hơi có áp s u ấ t cao và
n h iệ t độ cao sinh r a ở lò hơi được dẫn
vào ejectơ. T rong ống phun, th ế n ă n g

của hơi biến th à n h động n ă n g và tốc
độ chuyển động của hơi tă n g lên cuốn
theo hơi lạn h tạo ra sinh ra ở bình
bay hơi. H ỗn hợp của hơi công tác
(hơi nóng) và hơi lạn h đi vào ống tă n g
áp, ở đây áp s u ấ t hỗn hợp tă n g lên
do tốc độ hơi giảm . H ỗn hợp hơi được
đẩy vào bình ngư ng tụ . Từ bình ngưng
tụ, nước ngư ng được chia làm 2 đường,
ph ẩn lớn được bơm nén về lò hơi còn
m ột p h ầ n nhỏ được tiế t lưu trở lại
bình bay hơi đ ể bay hơi làm lạn h c h ất
H ìn h 1.7. Ngun lý cấu tạo của máy lạnh ejectơ hơi nước.

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

tải lạnh là nước. Máy lạnh ejectơ cđ 3 cấp áp s u ấ t Pjj >P|^ > p là áp s u ấ t hơi công
tác, áp s u ấ t ngưng tụ và áp s u ấ t bay hơi.

ứng dụng : Thường được sử dụng để điều hịa khơng khí đặc biệt tại các xí nghiệp

ctí nguồn hơi thừa, rihiệt th ải có th ể tậ n dụng được.

H iệu ứng n h iệt điện do P e ltie r p h á t

1.3.5. Máy lạnh nhiệt điện

Định nghĩa : Máy lạn h n h iệt điện là m áy lạnh sử dụ n g cặp n h iệ t điện tạo lạnh
theo hiệu ứng n h iệt điện hhy hiệu ứng P eltier.

hiện năm 1934 : N ếu cho dòng điện 1 chiều đi
qua vịng dây dẫn kín gồm hai kim loại khác

n h a u nối tiếp n h a u th ì m ột đ ầu nối nóng lên
và m ột đẩu nối lạnh đi.

Cấu tạo : H ình 1.8. Mô tả cấu tạo của cặp
nhiệt điện..

Hoạt động : Khi bố trí các cặp kim loại bán
dẫn khác tín h với các th a n h đổng có cánh tả n
n h iệt như hình 1.7 và cho dịng điện 1 chiều
chạy q u a m ột p hía sẽ lạn h đi với n ă n g s u ấ t lạnh
Qo và m ột phía sẽ nóng lên với n ă n g s u ấ t n h iệt
Qr. N ếu đổi tiếp điểm điện, nguồn ntíng và
nguồn lạn h cũng đổi theo.

ứ n g dụng : Máy lạn h n h iệ t điện thư ờ ng co'
n ă n g su ấ t lạn h r ấ t nhỏ (Q < 100W) và chỉ được
sử dụng tro n g phòng th í nghiệm . T ủ lạn h n h iệt
điện cũng hay được sử dụng tro n g dịch vụ du
lịch, y t ế với hai chức n ă n g làm lạnh và sưởi
ấm với nguồn điện acquy ôtô r ấ t tiệ n lợi.

H ìn h 1.8. Nguyên lý cáu tạo của máy lạnh

I nhiọt điện

1 - đổng thanh có cánh tàn nhiệt phía nóng ;
2, 3 - cặp kim loại bán dẫn khác tính ;
4 - đổng thanh có cánh làn nhiệt phía lạnh ;
5 - nguổn điện 1 chiêu.

1.4. NHẮC LẠI CO S ỏ KỸ THUẬT NHIỆT

1.4.1. Mở đầu

Kỹ th u ậ t n h iệt là m ột m ôn khoa học nghiên cứu các biến đổi v ật c h ấ t khi th ay
đổi n h iệt độ, phương pháp sả n x u ấ t và sử dụ n g n h iệt, n h ữ n g quy lu ậ t biến đổi nhiệt
th à n h công, n h ữ n g nguyên lí và cơ cấu m áy mtíc thự c hiện sự biến đổi đó cũng như
nhữ ng phương pháp, nguyên lí và d ụ n g cụ để đo n h iệ t độ, sự tru y ề n n h iệ t cũng như
n h iệt lượng và công vv...

Cho đến đầu th ế kỉ 18 người ta vẫn còn cho rằ n g n h iệ t là m ột loại v ậ t c h ấ t không
cđ trọ n g lượng. Khi đưa n h iệ t vào m ột v ậ t nào đđ, v ậ t đđ sẽ ndng lên và ngược lại
khi rú t n h iệt ra th ì v ật đđ sẽ nguội đi. ở Việt N am nói riên g và phương Đông (T ru n g
Quốc) nói chung, người ta coi n h iệ t (hỏa) là m ột tro n g n ăm "nguyên tố" (kim , mộc,
thủy, hỏa, thổ) để cấu tạo nên vũ trụ . Đ ến giữa và cuối th ế kỉ 18 các n h à bác học
vỉ đại của N ga : Lôm ônôxốp và Ý B ernoulli đ ã xác định được bản c h ấ t của n h iệt là
sự vận động của các ph ân tử vô cùng bé (nguyên tử và p hân tử) của v ật chất. Từ đó
lý th u y ế t cơ sở về n h iệt được hình th à n h và p h á t triể n n h a n h chóng đư a đến các cuộc

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

cách m ạn g làm th a y đổi to àn th ế giới, tiê u b iểu là m áy hơi nước, tu rb in hơi nước,
động cơ đốt tro n g , m áy lạnh và bơm nhiệt...

1.4.2. Những thông

T rạ n g th á i của m ột
c h ấ t được xác địn h qua
tín h c h ấ t ho'a học, khối
lượng m, th ể tích V và
n h iệ t độ t của nó. T ấ t cà
các tín h c h ấ t khác có th ể
xác định q u a các q u a n hệ

to án học của n h ữ n g th ô n g
số trạ n g th ái đó, ví dụ áp
s u ấ t p , th ể tích riê n g V

và n h iệ t d u n g riê n g c v.v...
ở m ột trạ n g th á i n h ấ t
định v ật c h ấ t có th ơ n g số
n h ấ t định, các th ô n g số
này gọi là th ô n g số trạ n g
th á i của v ậ t chất.

N h i ệ t đ ộ v à t r ạ n g
t h á i c ủ a v ậ t c h ấ t

Nhiệt độ

Số

trạng thái

cơ

bản

2Ị2°F
'Sio

2 0 0

t 9 0

ISO

170

1 6 0

150

1 4 0

130

120

110

1 O 0

9 0
8 0
7 0
6 0
SO
4 0

■3íS-20
10
o°

Đ/e/n nưvc sõi

T/nh c/ỉu^entữ‘C sang ‘‘F

ị

.

5

.ặ
Tinh chuyên Tữ °Fsany''c

t ° C = ệ ( t r -32)

I

Điêm nước đong băng

m

H ìn h 1.9. Quan hệ nhiệt độ °c, K và °F.

N hiệt độ b iểu th ị trạ n g th á i n h iệ t của v ậ t c h ấ t là nó n g hoặc lạnh. N h iệ t độ chính
là m ức độ vận động hoặc ru n g động tru n g bình của các ph ân tử tro n g nội bộ v ậ t c h ất
ở thời điểm đó. C àng làm lạn h v ậ t c h ấ t th ì m ức độ ru n g động các p h â n tử càng nhỏ
đi. N ếu làm lạn h v ậ t c h ấ t đến n h iệt độ - 2 7 3 ,

15°c

th ì t ấ t cả các ru n g động ph ân tử
sẽ biến m ất. N h iệ t độ t = -2 7 3 ,1 5 °C được gọi là "nhiệt độ không tu y ệ t đối".

H ệ đơn vị quốc t ế SI sử dụng n h iệ t độ bách p h â n Celsius (°C) và n h iệ t độ Kelvin
(K). 0°c ứng với n h iệt độ củ a nước đá đ a n g ta n còn 100°c ứng với nước nguyên ch ất
đ a n g sôi, ở điều kiện tiêu chuẩn (áp s u ấ t p = l a t m = 1,01325 b a r =760 m m H g). T rong
kỹ th u ậ t người t a th ư ờ n g sử dụ n g n h iệ t độ K elvin K kí hiệu T(K). OK ứng với nhiệt
độ không tu y ệ t đối 0K = -273,15°c, do đó TK = t° c + 273,15.

H ệ đơn vị Anh - Mỹ sử d ụ n g n h iệt độ F a h re n h e it (°F) . 1°F = 5 /9 ° c vàO ”C ứng
với 32 °F, 100 ° c ứ n g với 212° F. Tính chuyển đổi theo công thứ c :

t° c = 1 (t°F - 32)

t°F = 32 + ^ t° C
5

Trạng thái

V ật c h ấ t tổn tạ i ở 3 tr ạ n g th á i chính là th ể rắn , th ể lộng và th ể hơi. T rạ n g th ái
của v ậ t c h ấ t được q u y ế t đ ịn h bởi các th ô n g số tr ạ n g th á i áp s u ấ t, n h iệ t độ và
n h iệ t dung.

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

n

wo°c

: ■

.

Pha h o i

. '■\'(phàn ỶÙ'chuỊ/èhđ ộ n gỶự'do)

--- --- -- / / . y . Nhiệp ân

hóaho'/

0'c

- 273.15“C
{Điểm khàngiugẽt dị/)

hiệt dong'

thệ răn

Nhiệtdungrmg

Nhiệt lư’ựng ã

Đ ể h iểu rõ khái niệm trạ n g th ái rắn , lỏng và hơi của v ậ t c h ấ t ta lấy nước làm
ví dụ. N ếu cđ m ột cục nước đ á ở th ể rắ n và cấp n h iệ t cho nđ, cục nước đ á sẽ nóng
dẩn lên và đến 0 °c nd

b ắt đầu hóa lỏng. Từ
lúc b ắ t đẩu hóa lỏng
đến khi hóa lỏng hoàn
toàn, nước đá vẫn th u
n h iệt tuy nh iên n h iệ t
độ k h ô n g t ă n g v à giữ
n g u y ê n ở 0°c. Sau khi
hđa lỏng hoàn toàn,
nước lại b ắ t đ ầ u tâ n g
n h iệt độ. Tới 100“C
nước b ắt đầu sôi. N ếu
cấp n h iệt tiếp tụ c nước
sẽ tiếp tụ c sôi ở n h iệt
độ không đổi. S au khi
sôi hết, nếu tiếp tục
cấp nhiệt, n h iệ t độ
không khí sẽ tă n g lên.
H ình 1.10 biểu th ị quan
hệ n h iệt độ, n h iệt lượng
và trạ n g th á i của nước

ở từ n g thời điểm khác

nhau. l-l®- Quan hệ giữa nhiệt độ, nhiệt lượng và trạng thái cùa nuốc.
- P h a rá n (hoặc th ể rán ) có th ể tích n h ấ t định và hình d á n g cố định. Các phân
tử sáp xếp cđ t r ậ t tự và liên k ết với n h a u b ằn g lực liên kết m ạn h (ctí th ể có cấu trú c
tin h th ể xác định).

- P h a lỏng (hoặc th ể lỏng) có th ể tích xác định n h ư n g hình d á n g không cố định.
Lực liên kết giữa các ph ân tử nhỏ hơn, chúng trư ợ t lên nh au dễ dàng.

- P h a hơi (hoặc th ể hơi, th ể khí) khơng có th ể tích n h ấ t định và khồng có hình
dán g cố định. C húng co' th ể bị nén lại hoặc dân nở r a tùy theo không gian cho trước.
Lực tư ơ ng tá c giữa các phân tử nhỏ. Cđ th ể hòa trộ n dễ dàng vào nhau.

Á p suất

Ấp s u ấ t là lực tá c dụ n g của v ật c h ấ t lên m ột đơn vị diện tích của th à n h bình
chứa. Đơn vị đo của áp s u ấ t là N/m^. N goài ra người ta còn sử d ụ n g nhiều đơn vị đo
khác như atm osphe v ậ t lí, atm osphe kỹ th u ậ t, bar, m m cột nước, m m cột th ủ y ngân,
T o rr hoặc kG/ cm^. Đơn vị đo theo hệ SI là P ascal (1 Pascal = IN/m ^) và bội số như
k P a (103 P a), b a r (10^ Pa), và M Pa (10^ Pa)...

B ảng 1.2. Giới th iệ u cách tín h n h ữ n g đơn vị đo áp s u ấ t khác nh au r a đơn vỊ
đo M Pa

h/h/ẹtdi/ng
thẽ’hhg

tro n g đó :

p =

p - áp su ấ t, N/m^, P a ;
F - lực, N ;

A - diện tích, m^.

A ’
N
m'‘

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

BẨNG 1.2. Q u an h ệ d ơ n vị M P a v à c á c đ ơ n vị k h á c

1 bar = 0,1 MPa

1000 T o rr = 1000 mm Hg = 0,133322 MPa
1000 mm H 2O = 9,81. lO"’ MPa
IkG/cm^ = la l (1 atm osphe kỹ thuật) = 9,81.10'^ MPa
1 atm (1 alm osphe vật 1!) = 1,01325. 10 ' MPa
1 PSI (bàng/in vuông) = 6,895 .10'^ MPa

- Khi ta đ ặ t m ột v ật rắ n (hỉnh 1.1 la ) lên m ột diện tích th ì áp s u ấ t sẽ phân đêu
trê n diện tích đó.

- Khi ta chứa nước tro n g bình th ì áp s u ấ t dưới đáy bình bằng nh au như ng áp
s u ấ t ở th à n h bên tă n g d ầ n đều theo chiều cao cột nước (h l . l l b ) .

c)

Ilìn h 1.11. Áp suất cùa các vậl rắn, lỏng, hơi lẽn Ihành bình.

- Khi nén hơi (hoặc khí) vào m ột bình kín, hơi sẽ tá c dụ n g lên mọi phía th àn h
bỉnh với giá tr ị áp s u ấ t giống nhau (giống như quả bóng bay).

T rong kỹ th u ậ t có m ột số khái niệm áp s u ấ t như sau : áp s u ấ t khí quyển (atm osphe),
áp s u ấ t chân không, áp s u ấ t dư và áp s u ấ t tu y ệt đối. H ình 1.12 biểu diễn khái niệm
các loại áp s u ấ t khác nhau.

Ghi nhớ :

- Á p su á t tu yệt đối thư ờ ng được
tín h to án từ áp s u ấ t khí quyển, áp su ấ t
dư hoặc chân không theo công thứ c ;

Pjj = Pb Pư (trư ờ n g hợp lớn hơn
áp su ấ t khí quyển)

Ptđ = ~ Pck (trư ờ ng hợp p,^ nhỏ
hơn áp s u ấ t khí quyển)

- Áp su á t k h í quyền Pị^ được đo
bằng B arom ét. B arom ét là m ột ống hình
chữ u , m ột đẩu kín chân khơng, tro n g
có th ủ y ngân hoặc nước. M ột atm ơsphe
vật lí (1 atm ) được biểu th ị qua cột
thủy ngân cao 760m m trê n m ặ t nước

■

;

Pư (ápsuatdu’)

(chànkkSng)

■---

-Pafm=Pkíf-fị,
'kh/qt^i/en )

fuị/ẹf đỏi)

H ình 1.12. Các khái niệm vé áp .suđl.

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

biển ở 0°c. N ếu diện tích ống hình chữ u là lcm ^ th ì trọ n g lượng cột thủy ngân là
l,033kG tư ơ ng đương với cột nước 10,33 m ét diện tích ống hình chữ u lcm ^, và ở

4°c.

Áp s u ấ t atm osphe kỹ th u ậ t (at) được quy định cho cột th ủ y ng ân 735,5m m và cột
nước đúng lOm ở điều kiện trê n .

- Áp su á t chăn kh ô n g được đo b ằng chân không kế (vacum et)

- Á p su ấ t d ư được đo b ằ n g áp kế (m anom et). Ctí loại áp k ế đo được cả áp su ấ t
dư và áp suí^'' c h ân không gọi là áp chân không k ế (m ano - vacum et) (h 1.13)

H ìn h 1.13. a) áp kế ; b) chân không kế ; c) áp chân khơng kế.

Thể tích riềng và khối lượng riêng

T hể tích riên g của m ột v ậ t là tỉ số của thê’ tích trê n khối lượng của nó. T h ể tích

riên g kí hiệu là V, đơn vị m^/kg

V n p
m ’ kg

V =

V - th ể tích của vật, m^
m - khối lượng của vật, kg

Khối lượng riê n g là giá trị nghịch đảo của th ể tích riêng.
Khối lượng riê n g kí hiệu là />, đơn vị kg/m^

f = y ’ kg/™
Do p là số nghịch đảo của V nên p .v = 1.

Nhiệt lượng và nhiệt dung riêng

N hiệt lượng là số lượng n ăn g lượng ở dạn g n h iệ t có th ể làm th ay đổi nhiệt độ
hoặc trạ n g th ái (pha) của m ột vật.

N hư đã biết, ngày nay ta định nghĩa n h iệ t là n ă n g lượng của n h ữ n g chuyển động
hỗn độn của các p h ầ n tử vô cùng nhỏ của v ật chất. Đốt nđng m ột v ậ t lên nghĩa là
ta cấp n h iệt làm cho các chuyển động của phân tử v ật đó tă n g lên và khi làm lạnh
m ột vật, ngược lại ta làm cho chuyển động của các phân tử giảm đi.

N hiệt lượng để làm no'ng hoặc làm lạn h m ột v ật đo' được kí hiệu là Q, đơn vị là
(Jun) hoặc k J (kilôdun).

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Đ ịnh ng h ĩa m ột đơn vị n h iệt J (Jun) :

- Jo u l (J) là m ột đơn vị n ă n g lượng (n h iệt hoặc công). M ột cơng có đơn vị 1J
được th ự c hiện khi có m ột lực IN dịch chuyển m ột v ậ t đi 1 m ét theo hướng lực. Một
n ă n g lượng 1J cũ n g được thự c hiện khi m ột dòng điện lA chạy qua dây dẫn với điện
th ế IV và q u a thời gian 1 giây.

N hư vậy u = 1 N m = 1 Ws = 10"^.0,278 kWh
l k J = 1000J

Trước đây, n h iệt lượng cịn có đơn vỊ là calo.

M ột calo (cal) là n h iệ t lượng cần th iế t đ ể n â n g n h iệ t độ của 1 gam nước từ 13,5°c

lên 14,5°c ; 1000 cal = 1 kcal.

T h í d ụ : Đ un 5kg nước từ n h iệ t độ 20°c lên 70°c c ần m ột n h iệ t lượng là :
5kg X (70"C - 20°C) = 250 kcal.

T ro n g khi n â n g n h iệ t độ của Ik g am nước lên l ° c cần 1 kcal, thì đối với các chất
khác n h a u ta c ẩ n n h iệ t lượng khác n hau. N h iệt lượng đó gọi là n h iệ t du n g riên g của
c h ấ t đó, vậy :

N h iệ t d u n g riêng của m ộ t chát là n h iệt lượng còn th iế t d ề nâng n h iệ t độ của I k g

chất đó lên

l°c.

N hiệt du n g riê n g được kí hiệu b ằn g c và có đơn vị cũ là kcal/kg°C, nay theo hệ
SI là kJ/kgK . N hư vậy, n h iệ t du n g riên g của nước Cj^ o ~ ^ kcal/kg°C.

Sau đây là n h iệ t du n g riên g của m ột số c h ấ t rắ n và c h ấ t lỏng khác (xem bản g 1.3)

B Ấ N G 1.3. N h i ệ t d u n g r i ê n g c c ủ a m ộ t s ố c h ấ t

kcal/kg°C kJ/kgK

Nhôm 0,217 0,909

Sắt và thép 0,114 0,477

Dồng 0093 0389

Đổng thau 0,092 0,385

Plalin 0,032 0,134

Bêtông 0,210 08 7 9

Nước đá (ỏ 0“C) 0,505 2,114

Thủy tinh 0,195 0 816

GỖ 0,51 -ỉ- 0,65 2,14 H- 2,72

Thịt 0,75 3,14

Bia 0,90 3,768

C lycerin(15 -i- 50°C) 0,576 2,412
Dẩu hịa (20 -í- 57“C) 0 511 ‘2,140
Axít .suníuric 0331 1,386

Nưỏc (14°C) 1,00 4 J8 7
Chấl rắn :

Các chát lòng

H ệ đo lường A nh - Mỹ sử dụ n g đơn vị n h iệ t lượng là BTU viết t ắ t của chữ
(B ritish T h erm al U nit) với định nghĩa là n h iệt luợng cần th iế t đ ể n â n g n h iệt độ 1
bảng nước (454g) lên 1°F từ 39 lên 40°F. Từ định ng h ĩa này có th ể tín h đuợc :

____ _ 5 _ _ cal
IB T U = 454g H . 1

9 g ,oc = 252 cal 0,252kcal

lấy trò n ; Ik ca l = 4BTU

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

- N hiệt lượng Q cẩn th iế t đ ể n â n g n h iệ t độ của m ột v ật cđ khối lượng m từ nh iệt
độ t | lên n h iệ t độ Í2 được xác định b àn g công thứ c :

Q = m . c . At ; k J hoặc kcal (Ik c a l = 4,187 kJ)
At = Ì2 - tj

tro n g đđ

Thí dụ
Giải :

Q - n h iệ t lượng cẩn th iế t cấp cho vật, k J ;
m - khối lượng của v ật , kg ;

c - n h iệt d u n g riê n g của vật, kJ/kgK ;

At - hiệu n h iệ t độ trư ớc và sau khi cấp n h iệt, K.

- Khi làm nguội hoặc làm lạnh m ộ t v ật t a cũng tiế n hàn h tư ơ ng tự như vậy
như ng Q m an g dấu âm .

Đ ể đốt nóng 5kg th ép từ n h iệt độ 20°c lên 70°c cẩn bao nhiêu n h iệ t lượng :
Q = m . c . At

m = 5kg

c = 0,477 kJ/kgK (theo bản g 1.3)
At = 7 0 °c - 20“C = 50K

Vậy Q = 5 . 0 , 4 7 7 . 5 0 = 119,25kJ

N hiệt du n g riê n g không phải cố định m à phụ thuộc vào n h iệ t độ. T rong khoảng
n h iệt độ tín h toán, thư ờ ng người ta phải lấy n h iệ t'd u n g riê n g tru n g bình. Tuy nhiên
có th ể tín h gần đ ú n g bằng các giá trị n h iệ t dung đã cho. N h iệt d u n g riên g của c h ấ t
khí khơng n h ữ n g phụ thuộc vào n h iệ t độ m à còn phụ thuộc vào áp s u ấ t và th ể tích
nên tín h to án r ấ t phức tạp, ta sẽ x ét đến ở p h ần sau.

Nhiệt ẩn nóng chảy và nhiệt ẩn bay hơi

N hư đã nêu, n h iệ t lượng khi cấp vào hoặc rú t r a từ m ột v ậ t có th ể làm cho v ật
đó th ay đổi n h iệ t độ hoặc trạ n g thái.

Đ ể h iểu rõ các khái niệm n h iệ t ẩ n nóng chảy và bay hơi ta q u a n s á t lại q u á trìn h
biến đổi của Ik g nước đá

ị p = 1 atm )

ở n h iệ t độ -2 0 ° c biến
th à n h hước (dạng lỏng) rồi
th à n h hơi (xem hìn h 1.14)
ở áp su ấ t khí quyển
p = la tm khi cấp n h iệt
cho nó.

Một kg nước đ á ở
- 2 0 ”C, khi cấp vào 10 kcal,
n h iệt độ tă n g lên 0 °c . Tiếp
tục cấp n h iệ t nước đá b ắ t
đẩu htía lỏng. Khi cấp
th êm 80 kcal nước đá hóa
lỏng hồn tồn. Q trìn h
hóa lỏng này có n h iệ t độ
khơng th ay đổi là t = 0° c .
Tiếp tục cấp n h iệt, n h iệt
độ nước tă n g lên, cấp thêm
đủ 100 kcal, nước sẽ nóng

Biên đơỉỶ rạng t/iái
fà'răn Sang/ong
(Nhiệtâh hóa ĩahg)^

— Ằ Ì - i

Q iến đơì' trạng th ái lỏng sanghữf

\ịNluệtârri hócihóỹ

c

(N hiêt ăh ngưngtụ)

-

(Nhiêtânho irăn)

S S 9

I lìn h 1.14. Sự thay đỏi trạng thái của nước (rắn - lỏng ■
ỏ điẻu kiện áp .suất p = latm = 760 mmHg.

hơi)

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

lên đến 100“C. Tiếp tụ c cấp n h iệ t nước sẽ hđa hơi, và khi cấp th êm đủ 539 kcal nước
sẽ hóa hơi hồn to àn , tro n g quá trìn h hóa hơi, n h iệt độ cũng k h ô n g th a y đổi t =

100°c. Sau đđ n ế u cấp n h iệ t th êm , hơi nước sẽ tă n g n h iệ t độ.

N h iệt lượng = 80 kcal dù n g đ ể làm Ik g nước đá ở 0 ° c hđa lỏng hoàn toàn
gọi là n h iệ t ẩn hđa lỏng của nước đá, còn n h iệ t lượng qj^jj = 539 kcal để làm Ik g
nước ở

100°c

hđa hơi hoàn to à n gọi là n h iệt ẩn ho'a hơi. N ếu quá trìn h tiế n hành
ngược lại th ì qjjj^ = 539 kcal/kg gọi là n h iệ t ẩn ngưng tụ còn qj^’| = 80 kcal/kg gọi là
n h iệt ẩn hóa rắn . N h iệt ẩ n htía hơị thư ờ ng kí hiệu là r, r của nước là 539
kcai/kg = 2257 kJ/kg.

N h ư vậy :

- N hiệt ẩn h ó a ' lỏng của m ột chất, là n h iệ t lượng cần th iế t để làm cho m ột kg

của c h ấ t đd ở trạ n g th á i rắ n f'huyển hoàn to à n sa n g trạ n g th á i lỏng (ở điều kiện nh iệt
độ và áp s u ấ t n h ấ t định), kí hiệu qj^|, kJ/kg.

- N h iệt ẩn hóa hơi của m ột c h ấ t là n h iệt lượng cần th iế t để làm 1 kg của chất
đó ở trạ n g th á i lỏng biến hoàn to àn th à n h hơi ở điều kiện n h iệt độ và áp s u ấ t không
đổi, ở q u á trìn h ngư ng tụ n h iệt lượng th u được đúng bằng n h iệ t lượng hóa hơi đd ;
r, kJ/kg.

Q ua hình 1.14 ta cũng cđ th ể tín h được n h iệ t dung riê n g của nước đá :
^nđá lO kcal

^nuckđá “ m , A t 1 kg . 20° c

kcâỉ

= 0,5 7^ = 2,09kJ/kgK
kg°c

và n h iệt du n g riê n g của nước :
^nước
= m . A t

lOOkcal

Ik g . 100° c = 1
kcal

= 4,187 k J
kgK

1.4.3. Nhiệt động của các chất khí

K h á i niệm ch u n g vê chất k h í

T h ể khí là m ột trạ n g th á i v ậ t c h ấ t m à n ă n g lượng riên g của các phân tử lớn hơn
n ă n g lượng tư ơ n g tá c giữa các p h â n tử, bởi vậy không n h ữ n g sự sắp xếp các ph ân tử
ctí th ể th ay đổi dễ d à n g m à ngay cả khoảng cách giữa các p hân tử cũng ctí th ể th ay
đổi. C hất khí khơng cd hình d á n g n h ấ t định. Ntí có hình d áng và th ể tích b ấ t kì phù
hợp với vật chứa ntí. Đặc điểm cơ bản của ntí là ctí th ể n é n được.

Q u a n h ữ n g nghiên cứu của m ình, các n h à bác học Gay - Lussac đã rú t ra kết
lu ận là : nếu m ột khối khí ctí n h iệ t độ

0°c

v à áp s u ấ t 760m m thủy ng ân ctí th ể tích
là V, thì khi th ay đổi n h iệ t độ 1°C; giữ nguyên áp su ấ t như cũ thì th ể tích th ay đổi

Từ đó cđ th ể r ú t ra là khi làm lạn h khối khí đó đến n h iệt độ - 2 7 3 ° c th ì th ể tích
của nó sẽ biến m ấ t (V = 0). Nhờ hệ quả này, Kelvin đã tìm ra n h iệt độ không tuy ệt
đối là -2 7 3 ,1 5 ° c = OK.

Tuy nhiên thự c tế, khi làm lạnh, trư ớ c khi th ể tích khí biến m ấ t th ì ntí đ ã biến
đổi trạ n g th á i th à n h lỏng rổi th à n h rắn .

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

T ín h chát của hai và k h í

Đ ể p h â n b iệt hơi và khí ta có th ể p h ân b iệt như sa u :

Khí là hơi ở trạ n g th á i q u á n h iệt r ấ t cao, th í dụ ta gọi là khí nitơ, khí ơxy, khí
hyđrơ v.v..., cịn hơi là hơi ở trạ n g th á i gần với đường bão hịa khơ th í dụ hơi nước,
hơi am oniắc, hơi frn... v ì khí ở trạ n g th á i quá n h iệt cao nên nđ cũng có tín h c h ấ t
gần giống như khí lí tưởng. Hơi ở gần đường bão hịa khơ n ê n sai lệch khá nhiều so
với khí lí tư ở ng n ê n không th ể sử dụng các phương trìn h tín h to án cho khí lí tư ở ng

áp dụng cho hơi môi c h ấ t lạn h được.

Các th ô n g số tr ạ n g th á i của khí là : n h iệ t độ T, th ể tích V, áp s u ấ t p, e n ta n p i h
và en tro p i s.

Đối với khí lí tưởng, các th ô n g số tr ạ n g th ái p, V, T cđ q u a n hệ tư ơ ng hỗ như sau :
p . V ^

—=— = R = const

Q uan hệ trê n gọi là phương trìn h trạ n g th á i của khí lí tưởng.
tro n g đó : p - là áp su ấ t, đơn vị N/m^ hay P a ;

V - là th ể tích riêng, m ^/kg ;

T - n h iệt độ tu y ệt đối, K;

8314 J
R - h ằ n g số c h ấ t khí riêng. R = —ị— ;

- ph ân tử lượng của c h ất khí.

Q u a n hệ t r ê n được xây d ự n g từ các đ ịn h lu ậ t Boy - M a rio t (đ ả n g n h iệ t) Gay
- Lussắc (đẳng tích) Sáclơ (đẳng áp) cho khí lí tư ở ng và A vogadrô.

Đ ịn h lu ậ t Boy - M a rio t (Boylle - M ariotte)
p .v = const hoặc p.v = const

M ột lượng c h ấ t khí n h ấ t định ở n h iệ t độ không đổi th ì áp s u ấ t tu y ệ t đối tỉ lệ
nghịch với th ể tích hoặc th ể tích riêng.

Đ ịn h lu ậ t Gay - Lussâc

Y = const

M ột lượng c h ấ t khí n h ấ t định tro n g điều kiện th ể tích khơng th a y đổi th ì áp su ấ t
tu y ệ t đối ti lệ th u ậ n với n h iệ t độ tu y ệ t đối.

Đ ịn h lu ậ t Sáclơ (Charle)

M ột lượng c h ấ t khí n h ấ t định tro n g điều kiện áp s u ấ t không th a y đổi th ì th ể tích
hay th ể tích riê n g tỉ lệ th u ậ n với n h iệ t độ tu y ệ t đối

V , V

= const hoặc ^ = const

Đ ịn h lu ậ t Avôgadrô

T rong cùng điều kiện n h iệ t độ và áp su ấ t, th ể tích mol của t ấ t cả các c h ấ t khí
lí tư ở n g đ ề u b ằ n g n h a u . T ro n g đ iểu k iện tiê u c h u ẩ n p = 1,0333 a t = l a t m và
t = 0°c th ì th ể tích mol của t ấ t cả các c h ấ t khí lí tư ở ng đểu b ằn g 22,4m^.

Đối với khí thực, người ta phải dù n g các phương trìn h trạ n g th ái g ẩ n đú n g khác
để b iểu diễn vì sai số q u á lớn nếu dù n g phương trìn h trạ n g th á i của khí lí tư ở ng thí
dụ phương trìn h Van dec Van, phương trìn h Redlich - K w ong v.v...

</div>