BỘ LAO ĐỘ N T Ổ GI Môn h ọ NGHỀ : C TRÌN ( Ban hành 1 NG THƯƠNG BINH VÀ X Ã HỘI Ổ NG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH ọ c: Nhiệt kỹ thuật : CÔNG NGH Ệ Ô TÔ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG hành kèm theo Quy ết ñịnh số: ) HÀ NỘI 2012 2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể ñược phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục ñích về ñào tạo và tham khảo. Mọi mục ñích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục ñích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. MÃ TÀI LIỆU: MH 14. 3 MỤC LỤC CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN. 10 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN. 10 1.1.1 Nguồn nhiệt 10 1.1.2 Môi chất 10 1.1.3 Trạng thái 10 1.1.4 Thông số trạng thái 10 1.1.5 Máy nhiệt 10 1.1.6 Động cơ nhiệt 10 1.1.7 Máy lạnh 10 1.1.8 Bơm nhiệt 10 1.1.9 Quá trình nhiệt ñộng 11 1.1.10 Nước sôi 11 1.1.11 Hơi bão hòa khô 11 1.1.12 Hơi bão hòa ẩm 11 1.1.13 Nước chưa sôi 11 1.1.14 Hơi quá nhiệt 11 1.1.15 Công 11 1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN. 13 1.2.1 Thể tích riêng v 13 1.2.2 Áp suất p 13 1.2.3 Nhiệt ñộ T 13 1.2.4 Entropy s 13 1.3 HỆ NHIỆT ĐỘNG VÀ CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI 14 1.3.1 Hệ nhiệt ñộng 14 1.3.2 Các thông số trạng thái. 14 1.4 PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT ĐỘNG. 15 1.4.1 Phương trình nhiệt ñộng I: 15 1.4.2 Phương trình nhiệt ñộng II: 16 1.5 NHẬN DẠNG VÀ PHÂN BIỆT CÁC THÔNG SỐ VÀ TRẠNG THÁI. 17 1.5.1 Nhận dạng thông số trạng thái. 17 1.5.2 Nhận dạng trạng thái. 18 CHƯƠNG 2. MÔI CHẤT VÀ SỰ TRUYỀN NHIỆT. 19 2.1 KHÁI NIỆM KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC. 19 2.1.1 Khái niệm khí lý tưởng 19 2.1.2 Khái niệm khí thực 20 2.2 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI SỰ TRUYỀN NHIỆT. 20 2.2.1 Khái niệm sự truyền nhiệt. 20 4 2.2.2 Phân loại sự truyền nhiệt 20 2.3 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI SỰ CHUYỂN PHA CỦA CÁC ĐƠN CHẤT. 22 2.3.1 Khái niệm sự chuyển pha 22 2.3.2 Phân loại sự chuyển pha 22 2.4 NHẬN DẠNG VÀ PHÂN BIỆT SỰ CHUYỂN PHA, SỰ TRUYỀN NHIỆT CỦA MÔI CHẤT. 23 2.4.1 Nhận dạng và phân biệt quá trình chuyển pha. 23 2.4.1.1 Quá trình hóa hơi ñẳng áp 23 2.4.1.2 Bảng và ñồ thị của hơi 25 2.4.2 Nhận dạng và phân biệt sự truyền nhiệt. 27 CHƯƠNG 3. CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MÔI CHẤT 30 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ KHẢO SÁT MỘT QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG. 30 3.2 NỘI DUNG KHẢO SÁT. 31 3.3 CÁC QUÁ TRÌNH CÓ MỘT THÔNG SỐ BẤT BIẾN 31 3.3.1 Quá trình ñẳng nhiệt. 31 3.3.2 Quá trình ñẳng áp. 33 3.3.3 Quá trình ñẳng tích. 34 3.3.4 Quá trình ñoạn nhiệt. 35 3.3.5 Quá trình ña biến. 37 3.4 CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA KHÍ THỰC. 39 3.4.1 Hơi nước là một khí thực. 39 3.4.2 Quá trình hóa hơi và ngưng tụ của nước. 40 3.4.3 Các quá trình nhiệt ñộng thực tế. 41 3.5 QUÁ TRÌNH HỖN HỢP CỦA KHÍ VÀ HƠI (KHÔNG KHÍ ẨM). 45 3.5.1 Khái niệm, tính chất và phân loại. 45 3.5.2 Các ñại lượng ñặc trưng. 47 3.5.3 Các quá trình của không khí ẩm. 48 CHƯƠNG 4. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT. 50 4.1 KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU. 50 4.1.1 Khái niệm 50 4.1.2 Yêu cầu. 51 4.2 PHÂN LOẠI CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG. 51 4.2.1 Chu trình ñộng cơ ñốt trong. 51 4.2.2 Chu trình tua-bin khí. 55 4.2.3 Chu trình ñộng cơ phản lực. 58 4.2.4 Chu trình nhà máy nhiệt ñiện. 60 4.2.5 Chu trình thiết bị làm lạnh (chạy bằng Amoniac, Frêon). 63 5 4.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT. 66 4.2.1 Sơ ñồ cấu tạo của ñộng cơ nhiệt. 66 4.2.2 Nguyên lý hoạt ñộng của ñộng cơ nhiệt. 66 6 Hình 2.1 Các phương thức trao ñổi nhiệt. 21 Hình 2.2 Quá trình hóa hơi ñẳng áp. 24 Hình 2.3 Đồ thị T - s của hơi nước. 26 Hình 2.4 Đồ thị i - s của hơi nước. 26 Hình 2.5 Các ñại lượng ñặc trưng cho bức xạ. 29 Hình 3.1 Đồ thị p -v và T - s của quá trình ñẳng nhiệt 32 Hình 3.2 Đồ thị p -v và T - s của quá trình ñẳng áp. 34 Hình 3.3 Đồ thị p -v và T - s của quá trình ñẳng tích 35 Hình 3.4 Đồ thị p -v và T - s của quá trình ñoạn nhiệt 37 Hình 3.5 Đồ thị p -v và T - s của quá trình ña biến. 39 Hình 3.6 Quá trình tiết lưu. 42 Hình 3.7 Các quá trình trong máy nén khí một cấp lý tưởng. 44 Hình 3.8 Đồ thị T-s của hơi nước. 46 Hình 3.9 Quá trình sấy. 48 Hình 4.1 Chu trình cấp nhiệt hỗn hợp trên ñồ thị p-V và T-s. 52 Hình 4.2 Chu trình cấp nhiệt ñẳng tích 53 Hình 4.3 Chu trình cấp nhiệt ñẳng áp. 54 Hình 4.4 So sánh các chu trình khi có cùng ε và q 1 . 55 Hình 4.5 So sánh các chu trình khi có cùng cùng T max và p max . 55 Hình 4.6 Sơ ñồ nguyên lý tua-bin khí. 56 Hình 4.7 Đồ thị p-v và T-s của tua- bin khí cấp nhiệt ñẳng áp. 57 Hình 4.8 Sơ ñồ cấu tạo. 58 Hình 4.9 Đồ thị T-s. 58 Hình 4.10 Sơ ñồ nguyên lý. 59 Hình 4.11 Đồ thị P-v. 59 Hình 4.12 Đồ thị T-s chu trình Các -nô hơi nước. 60 Hình 4.13 Sơ ñồ nguyên lý. 61 Hình 4.14 Đồ thị T-s. 61 Hình 4.15 Sơ ñồ nguyên lý và ñồ thị T-s. 62 Hình 4.16 Sơ ñồ nguyên lý. 64 Hình 4.17 Đồ thị T-s của chu trình. 64 Hình 4.18 Sơ ñồ máy lạnh-bơm nhiệt. 65 Hình 4.19 Sơ ñồ cấu tạo ñộng cơ 4 kỳ. 66 Hình 4.20 Sơ ñồ cấu tạo ñộng cơ 2 kỳ. 66 Hình 4.21 Nguyên lý làm việc và các chu trình của ñộng cơ ñốt trong 68 7 MÔN HỌC:NHIỆT KỸ THUẬT Vị trí, ý nghĩa, vai trò của môn học: - Vị trí: Môn học ñược bố trí giảng dạy sau các môn học: MH 07, MH 08, MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH13. - Ý nghĩa: Nhiệt kỹ thuật là tên một môn học trong Chương trình ñào tạo, trong ñó bao gồm các kiến thức về nhiệt ñộng học (hoặc nhiệt ñộng lực học). Sau khi học xong môn học này người học sẽ ñược cung cấp các kiến thức cơ bản về nhiệt và các ñộng cơnhiệt (nhiệt ñộng học cổ ñiển) và về các hệ thống ở trạng thái cân bằng (nhiệt ñộng học cân bằng). Các nguyên lý nhiệt ñộng học có thể áp dụng cho nhiều hệ vật lý, chỉ cần biết sự trao ñổi năng lượng với môi trường mà không phụ thuộc vào chi tiết tương tác trong các hệ ấy. Do ñó, người học có khả năng phân tích và giải thích ñược một số nguyên lý trên ñộng cơ ñốt trong và một số hiện tượng xảy ra trong tự nhiên. - Vai trò: Là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc. Mục tiêu của môn học: + Trình bày ñược các khái niệm, các thông số cơ bản, các quá trình nhiệt ñộng của môi chất. + Giải thích ñược nguyên lý hoạt ñộng và kể tên ñược các bộ phận, chi tiết trên sơ ñồ cấu tạo của ñộng cơ ñốt trong. + Nhận dạng các chi tiết, bộ phận của ñộng cơ nhiệt trên ô tô. + Tuân thủ ñúng quy ñịnh, quy phạm về nhiệt kỹ thuật. + Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận. Mã bài Tên chương, mục Loại bài dạy Địa ñiểm Thời lượng T.số LT TH KT MH14-01 Chương 1. Khái niệm và các thông số cơ bản. 11 11 1.1 Các khái niệm và thông số cơ bản. 2 2 1.2 Hệ nhiệt ñộng và các thông số trạng thái. 3 3 1.3 Phương trình nhiệt ñộng. 3 3 1.4 Nhận dạng phân biệt các thông số và trạng thái. 3 3 8 MH14-02 Chương 2. Môi chất và sự truyền nhiệt. 12 11 1 2.1 Khái niệm, phân loại khí lý tưởng và khí thực. 3 3 2.2 Khái niệm, phân loại sự truyền nhiệt. 3 2 1 2.3 Khái niệm về sự chuyển pha của các ñơn chất. 3 3 2.4 Nhận dạng và phân biệt sự chuyển pha, sự truyền nhiệt của môi chất. 3 3 MH14-03 Chương 3. Các quá trình nhiệt ñộng của môi chất. 12 11 2 3.1 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản: Quá trình ña biến, ñoạn nhiệt, ñẳng nhiệt, ñẳng áp và ñẳng tích. 4 4 3.2 Các quá trình nhiệt ñộng của khí thực. 4 3 1 3.3 Quá trình hỗn hợp của khí và hơi. 4 4 MH14-04 Chương 4. Chu trình nhiệt ñộng của ñộng cơ nhiệt. 10 9 4.1 Khái niệm, yêu cầu và phân loại chu trình nhiệt ñộng. 4 4 4.2 Sơ ñồ cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng của ñộng cơ nhiệt. 6 5 1 Cộng 45 42 3 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔN HỌC 1. Phương pháp kiểm tra, ñánh giá khi thực hiện: Được ñánh giá qua bài viết, kiểm tra, vấn ñáp hoặc trắc nghiệm, tự luận trong quá trình thực hiện các bài học có trong môn học về kiến thức, kỹ năng và thái ñộ. Có ñầy ñủ bài kiểm tra và hồ sơ học tập ñạt yêu cầu. 2. Nội dung kiểm tra, ñánh giá khi thực hiện: - Về kiến thức: 9 + Trình bày ñược ñầy ñủ các khái niệm, các thông số cơ bản, các quá trình nhiệt ñộng của môi chất. + Giải thích ñược nguyên lý hoạt ñộng và kể tên ñược các bộ phận, chi tiết trên sơ ñồ cấu tạo của ñộng cơ ñốt trong. + Qua các bài kiểm tra viết hoặc trắc nghiệm ñạt yêu cầu 60%. - Về kỹ năng: + Nhận dạng các chi tiết, bộ phận của ñộng cơ nhiệt trên ô tô. - Về thái ñộ: +Chấp hành nghiêm túc các quy ñịnh về giờ học, nội qui và làm ñầy ñủ các bài tập về nhà. + Rèn luyện tính chính xác, chủ ñộng và tác phong công nghiệp. 10 CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN. Mã số chương: MH 14 - 01 Mục tiêu: - Trình bày ñược các khái niệm và thông số cơ bản của quá trình nhiệt ñộng. - Giải thích ñược ý nghĩa của các khái niệm và các thông số cơ bản. - Tuân thủ ñúng quy ñịnh, quy phạm về lĩnh vực nhiệt kỹ thuật. Nội dung chính: 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN. Trong phạm vi của chương trình môn học Kỹ thuật nhiệt, chúng ta sẽ nghiên cứu một số khái niệm cơ bản sau ñây. 1.1.1Nguồn nhiệt: là những vật trao ñổi nhiệt với môi chất; nguồn nhiệt có nhiệt ñộ cao hơn gọi là nguồn nóng, nguồn nhiệt có nhiệt ñộ thấp hơn gọi là nguồn lạnh. 1.1.2 Môi chất: là những chất mà thiết bị dùng ñể truyền tải và chuyển hóa nhiệt năng với các dạng năng lượng khác. Môi chất có thể là vật chất ở bất cứ pha nào, nhưng thường dùng pha hơi (khí) vì nó có khả năng co dãn rất lớn. Môi chất có thể là ñơn chất hoặc hỗn hợp. 1.1.3 Trạng thái:là một tập hợp các thông số xác ñịnh tính chất vật lý của môi chất hay hệ ở một thời ñiểm nào ñó. Các ñại lượng vật lý ñó ñược gọi là thông số trạng thái. 1.1.4 Thông số trạng thái: là một ñại lượng vật lý có một giá trị duy nhất ở một trạng thái. Thông số trạng thái là một hàm ñơn trị của trạng thái. Nghĩa làñộ biến thiên của thông số trạng thái trong quá trình chỉ phụ thuộc vào ñiểm ñầu và ñiểm cuối quá trình mà không phụ thuộc vào quá trình (ñường ñi) ñạt ñến trạng thái ñó. 1.1.5Máy nhiệt: là hệ thống thiết bị thực hiện sự chuyển hoá giữa nhiệt và công nói chung. 1.1.6Động cơ nhiệt: là các loại máy nhiệt tiêu thụ một nhiệt lượng nào ñó ñể sản sinh cho chúng ta một cơ năng tương ứng. VD: ô tô, xe máy, nhà máy nhiệt ñiện v.v. 1.1.7Máy lạnh: là loại máy nhiệt sử dụng nhiệt lượng lấy ñược ñể làm lạnh một vật nào ñó. VD: tủ lạnh, ñiều hoà nhiệt ñộ v.v. là loại máy lạnh. 1.1.8Bơm nhiệt: là loại máy nhiệt sử dụng nhiệt lượng toả ra nguồn nóng ñể ñốt nóng hoặc sấy, sưởi một vật nào ñó. VD: tủ lạnh “hai chiều”: mùa hè làm việc theo chế ñộ máy lạnh, mùa ñông làm việc theo chế ñộ bơm nhiệt. [...]... trình - Phương trình tr ng thái, - Phương trình ñ nh lu t nhi t ñ ng I T ñ c ñi m quá trình, ta xác l p ñư c phương trình c a quá trình Phương trình tr ng thái cho phép xác ñ nh quan h gi a các thông s tr ng thái trong quá trình, còn phương trình ñ nh lu t nhi t ñ ng I cho phép ta tính toán công và nhi t lư ng trao ñ i gi a khí lý tư ng v i môi trư ng và ñ bi n thiên ∆u, ∆i và ∆s trong quá trình Ngoài... nhi t lư ng q trao ñ i trong quá trình và h s ∆& bi n hoá năng lư ng: α= ∋ - Bi u di n quá trình trên ñ th p-v, T-s và nh n xét 3.3 CÁC QUÁ TRÌNH CÓ M T THÔNG S 3.3.1 Quá trình ñ ng nhi t B T BI N a Đ nh nghĩa quá trình Quá trình ñ ng nhi t là quá trình nhi t ñ ng ñư c ti n hành trong ñi u ki n nhi t ñ không ñ i T = const,dt = 0 (3-4) b Quan h gi a các thông s T phương trình tr ng thái c a khí lý tư... PHƯƠNG TRÌNH NHI T Đ NG 1.4.1 Phương trình nhi t ñ ng I: Đ nh lu t nhi t ñ ng I là ñ nh lu t b o toàn và bi n hoá năng lư ng vi t chocác quá trình nhi t ñ ng Theo ñ nh lu t b o toàn và bi n hoá năng lư ng thì năng lư ng toàn ph n c a m t v t hay m t h cu i quá trình luôn luôn 16 b ng t ng ñ i s năng lư ng toàn ph n ñ u quá trình và toàn b năng lư ng nh n vào hay nh ra trong quá trình ñó Trong các quá trình. .. c nhi u v t khác nhau Tuy nhiên, quá trình chuy n pha và quá trình truy n nhi t ñ u là các quá trình nhi t ñ ng 30 CHƯƠNG 3 CÁC QUÁ TRÌNH NHI T Đ NG C A MÔI CH T Mã s chương: MH 14 - 03 M c tiêu: - Phát bi u ñư c các khái ni m, phân lo i c a các quá trình nhi t ñ ng cơ b n - Gi i thích ñư c các quá trình nhi t ñ ng cơ b n trong máy nén khí - Nh n d ng ñư c quá trình nhi t ñ ng trong máy nén khí và... T-s di n tích 12s2s1 bi u di n nhi t lư ng trao ñ i trong quá trình ñ ng nhi t a b Hình 3.1 Đ th p -v và T - s c a quá trình ñ ng nhi t 33 3.3.2 Quá trình ñ ng áp a Đ nh nghĩa quá trình Quá trình ñ ng áp là quá trình nhi t ñ ng ñư c ti n hành trong ñi u ki n áp su t không ñ i p = const, dp = 0 (3-19) b Quan h gi a các thông s ο θ T phương trình tr ng thái c a khí lý tư ng pv = RT, ta có: = ; mà π R... th p -v và T - s c a quá trình ñ ng áp 3.3.3 Quá trình ñ ng tích a Đ nh nghĩa quá trình Quá trình ñ ng tích là quá trình nhi t ñ ng ñư c ti n hành trong ñi u ành tro ki n th tích không ñ i v = const, dv = 0 (3-27) b Quan h gi a các thông s g T phương trình tr ng thái c a khí lý tư ng pv = RT, ta có: ; mà R = const và v = const, do ñó suy ra: = const (3-28) nghĩa là trong quá trình ñ ng tích, th tích... 3.2 N I DUNG KH O SÁT - Đ nh nghĩa quá trình và l p phương trình bi u di n quá trình f(p,v) = 0 - D a vào pheơng trình tr ng thái pv = RT và pheơng trình c a quá trình ñ xác ñ nh quan h gi a các thông s tr ng thái cơ b n tr ng thái ñ u và cu i quá trình - Tính lư ng thay ñ i n i năng ∆u, entanpi ∆i và entropi ∆s trong quá trình Đ i v i khí lý tư ng, trong m i trư ng h p n i năng và entanpi ñ u ñư c... T QUÁ TRÌNH NHI T Đ NG Kh o sát m t quá trình nhi t ñ ng là nghiên c u nh ng ñ c tính c a quá trình, quan h gi a các thông s cơ b n khi tr ng thái thay ñ i, tính toán ñ bi n thiên các thông s u, i, s, công và nhi t trao ñ i trong quá trinh, bi u di n các quá trình trên ñ th p-v và T-s Đ kh o sát m t quá trình nhi t ñ ng c a khí lý tư ng ta d a trên nh ng quilu t cơ b n sau ñây: - Đ c ñi m quá trình. .. T(s2 - s1) (3-14) g Bi n thiên entropi c a quá trình Đ bi n thiên entrôpi c a quá trình ñư c xác ñ nh b ng bi u th c: rôpi ds = (3-15) 15) thay vào (3-15) ta ñư c: mà theo phương trình tr ng th ta có: thái ds = R L y tích phân (3-16) ta có: 16) ∆s = = (3-16) = Rln = Rln (3-17) h H s bi n ñ i năng lư ng c a quá trình α= =0 (3-18) k Bi u di n trên ñ th Quá trình ñ ng nhi t ñ c bi u th b ng ñư ng cong... và nh ng ñ c ñi mc a quá trình ñư c trình bày dư i ñây cũng s ñư c áp d ng cho các ch t l ng khác Gi s có 1 kg nư c trong xylanh, trên b m t nư c có m t pít tông có kh i lư ng không ñ i.Như v y, áp su t tác d ng lên nư c s không ñ i trong quá trình hóa hơi Gi s nhi t ñ ban ñ u c a nư c là t0, n u ta c p nhi t cho nư c, quá trình hóa hơi ñ ng áp s di n ra Hình 2.2 th hi n quá trình hóa hơi ñ ng áp, trong . HỌC:NHIỆT KỸ THUẬT Vị trí, ý nghĩa, vai trò của môn học: - Vị trí: Môn học ñược bố trí giảng dạy sau các môn học: MH 07, MH 08, MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH1 3. - Ý nghĩa: Nhiệt kỹ thuật. Trong nhiệt kỹ thuật thường gặp các loại công sau: công thay ñổi thể tích; công lưu ñộng (công thay ñổi vị trí); công kỹ thuật (công thay ñổi áp suất) và công ngoài. Trong nhiệt ñộng kỹ thuật. gọi là công kỹ thuật. Từ ñịnh nghĩa có thể thấy, khi dòng môi chất có áp suất giảm, công kỹ thuật sẽ lấy giá trị dương và ngược lại, nếu áp suất tăng công kỹ thuật sẽ âm. Công kỹ thuật cũng