Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu “Kỹ thuật nhiệt” được biên soạn theo chương trình môn học đã được duyệt nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên ngành kỹ thuật, sinh viên trường chuyên ngành lạnh các trường đại học và
9/24/20091CHƯƠNG 3:MỘT SỐ QUÁ TRÌNH KHÁCCỦA KHÍ VÀ HƠI1. QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG• Lưu động là sự chuyển động của môi chất.• Thường sử dụng trong tuabin hơi, tuabin khí,động cơ phản lực.• Các giả thiết khi nghiên cứu: Là quá trình đoạn nhiệt. Dòng lưu động là dòng liên tục, ổn định vàmột chiều.Phương trình liên tục• G : Lưu lượng khối lượng (kg/s);• ρ : khối lượng riêng của môi chất (kg/m3);• f : diện tích tiết diện ngang của dòng tại nơikhảo sát (m2);• ω : vận tốc của dòng (m/s).constfG 9/24/20092Tốc độ âm thanh trong môi trường khí & hơi• a : tốc độ âm thanh (m/s);• k : số mũ đoạn nhiệt;• p : áp suất môi chất (N/m2);• v : thể tích riêng (m3/kg);• R : hằng số chất khí (J/kgoK);• T : nhiệt độ tuyệt đối của môi chất (oK).kRTkpva Trị số Mach• Nếu M<1: dòng dưới âm thanh;• Nếu M=1: dòng bằng âm thanh;• Nếu M>1: dòng siêu âm.aMQuan hệ giữa tốc độ và áp suất của dòng• Khi tốc độ tăng (dω>0) thì áp suất giảm(dp<0). Ống loại này là ống tăng tốc. Ống tăngtốc dùng để tăng động năng của dòng môi chấttrong tuabin hơi, tuabin khí.• Khi tốc độ giảm (dω<0) thì áp suất tăng(dp>0). Ống loại này là ống tăng áp. Ống tăngáp dùng để tăng áp suất của chất khí trong máynén ly tâm, động cơ phản lực.dpvd 9/24/20093Quan hệ giữa tốc độ và hình dạng ống• Đối với chất lỏng không nén được:• f và ω luôn dương df và dω luôn trái dấu tốc độ tăng thì tiết diện giảm và ngược lại.dfdfQuan hệ giữa tốc độ và hình dạng ống• Đối với chất lỏng nén được:• ω và f luôn dương nên quan hệ về dấu giữa dωvà df tùy thuộc vào dấu của M.• Nếu M<1 thì df<0: ống tăng tốc có tiết diệnnhỏ dần.• Nếu M>1 thì df>0: ống tăng tốc có tiết diệnlớn dầndMfdf)1(2Xác định tốc độ của dòng lưu động• Công thức chung:• Đối với ống tăng tốc,2>>1nên có thể bỏqua1, ta có:• Nếu thay lkt= i1– i2, ta có:• Nếu đơn vị của I là J/kg, dùng công thức:2122ktlktl22)(2212ii 2128,44 ii 9/24/20094Xác định tốc độ của dòng lưu độngkkppvpkk112112112Tốc độ qua ống tăng tốc nhỏ dần• Khi lưu động qua ống tăng tốc nhỏ dần, tốc độ củadòng sẽ tăng dần, áp suất và nhiệt độ giảm dần đếnmột tiết diện nào đó mà tốc độ dòng bằng tốc độ âmthanh (k=ak) dòng đạt tới trạng thái tới hạn.• Các thông số tới hạn: vk, pk,kTốc độ qua ống tăng tốc nhỏ dần• Tốc độ tới hạn:1111212RTkkvpkkk 9/24/20095Tốc độ qua ống tăng tốc hỗn hợp (Lavan)• Dòng trong ống tăng tốc nhỏ dần tốc độ âm thanh sử dụng ống tăng tốc Lavan để đạt tốc độ > tốc độâm thanh.• Tốc độ ở cổ ống ?Xác định lưu lượng của dòng• Công thức chung:• Lưu lượng ở cửa ra của ống tăng tốc nhỏ dầnbằng lưu lượng ở cổ ống đối với ống Lavan:constvfvfG .2221111211min1212kkvpkkfG2. QUÁ TRÌNH TIẾT LƯU• Tiết lưu là hiện tượng dòng lưu động qua một tiếtdiện bị co hẹp đột ngột, áp suất giảm nhưng khôngsinh công. Quá trình tiết lưu không thuận nghịch vàcó thể xem như đoạn nhiệt. 9/24/20096Tính chất của quá trình tiết lưu• Áp suất giảm: p = p2– p1< 0• Entropi tăng: s = s2– s1> 0• Entanpi không đổi: i2= i1• Tốc độ dòng không đổi: 1= 2• Hiệu ứng tiết lưu Joule Thomson: xem sách.3. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CỦA KHÔNG KHÍ ẨM• Không khí ẩm (khí quyển) là hỗn hợp gồmkhông khí khô và hơi nước. Có thể coi khôngkhí ẩm là hỗn hợp khí lý tưởng.• p = ph+ pk• t = th= tk• G = Gh+ Gk• V = Vh+ VkPhân loại không khí ẩm• Không khí ẩm bão hòa• Không khí ẩm chưa bão hòa• Không khí ẩm quá bão hòa 9/24/20097Các đại lượng của không khí ẩm• Độ ẩm tuyệt đối: (kg/m3)• Độ ẩm tương đối:• Độ chứa hơi d: (kgh/kgk)• Entanpi:hoặc: (đối vớikhông khí ẩmchưa bão hòa, đơn vị kJ/kg)VGhhmaxmaxhhhhpphhkkhpppGGd 622,0hkidiI .)93,12500(0048,1 tdtI Đồ thị I-dỨng dụng của đồ thị I-d• Xác định thông số của không khí ẩm:Nếu cho biết 2 thông số của không khí ẩm, dựavào đồ thị sẽ biết các thông số còn lại.• Quá trình đốt nóng và làm lạnh:d không đổi quá trình là đường song songtrục I.Nếu đốt nóng đi từ dưới lênNếu làm lạnh đi từ trên xuống 9/24/20098Ứng dụng của đồ thị I-d• Quá trình hút ẩm và phun ẩm:I = const đường biểu diễn song song trục d.• Quá trình làm việc của hệ thống sấy:- Lượng k/khí khô cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong vậtmuốn sấy:- Lượng k/khí ẩm cần đưa vào: G1= Gk(1+d1)- Lượng k/khí ẩm cần thải ra: G3= Gk(1+d3)- Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm ở vật sấy:231ddGk131212)(ddIIIIGQk4. QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN• Máy nén dùng để nén khí và hơi đến áp suất theo yêucầu.• Ứng dụng của khí nén: vệ sinh các thiết bị, công chấttrong các thiết bị điều khiển, khởi động động cơDiesel cỡ lớn, .• Theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động, có thể chia máynén thành 2 nhóm:- Nhóm 1: piston, bánh răng, cánh gạt.- Nhóm 2: ly tâm, hướng trục, ejector.Chương trình này chỉ nghiên cứu máy nén piston.Nguyên lý làm việc của máy nén piston 1 cấpCấu tạo: van nạp khí (1), van xả khí (2),piston(3), xy lanh (4) 9/24/20099Các quá trình của máy nén khí• Quá trình nạp:Đẳng áp AB• Quá trình nén:Đẳng nhiệt BCĐa biến BC1Đoạn nhiệt BC2• Quá trình xả:Đẳng áp CDCông tiêu thụ của máy nén• Công thức chung ứng với 1 kg khí nén:• Nếu nén đẳng nhiệt (n=1):)(11122vpvpnnlkt21lnppRTlktCông tiêu thụ của máy nén• Nếu nén đoạn nhiệt (n=k):• Hoặc:• Hoặc có thể thay p1v1=RT1vào công thức trên.)(11122vpvpkklkt1111211kkktppvpkkl 9/24/200910Công tiêu thụ của máy nén• Nếu nén đa biến:• Hoặc:• Hoặc có thể thay p1v1=RT1vào công thức trên.)(11122vpvpnnlkt1111211nnktppvpnnlNhiệt lượng thải ra• Nhiệt lượng thải qua vỏ xy-lanh:• Nhiệt lượng thải ra để làm mát khí nén:111121nnvnppTnkncq11121nnpmppTcqHome Works• Bài tập 14 – 20 trang 155-156 sách Cơ sở kỹthuật nhiệt.• Toàn bộ bài tập Chương 3 sách Bài tập cơ sởkỹ thuật nhiệt. (bài 23, 24, 25 không bắt buộc)• Xem lại toàn bộ bài tập đã làm, chuẩn bị chotiết giải bài tập vào tuần sau. . Works• Bài tập 14 – 20 trang 15 5-1 56 sách Cơ sở k thuật nhiệt. • Toàn bộ bài tập Chương 3 sách Bài tập cơ s kỹ thuật nhiệt. (bài 23, 24, 25 không bắt buộc)•. sấy :- Lượng k/khí ẩm cần đưa vào: G1= Gk(1+d1 )- Lượng k/khí ẩm cần thải ra: G3= Gk(1+d3 )- Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm ở vật sấy: 231 ddGk 131 212)(ddIIIIGQk4.