CÁC CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG doc

biến đổi thành công cơ học: nhiệt năng của môi trường và một phần của năng lượng nhiệt... CHU TRÌNH THUẬN CHIỀU Chu trình chất khí môi chất có thể coi là khí lý tưởng – tính toán dùng

CÁC CHU TRÌNH

NHIỆT ĐỘNG

ĐỊNH NGHĨA CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG

Tds Tds

BA AB

A B

B A

L

L L

vdp vdp

CD

C D

Tds Tds

BA AB

A B

B A

L

L L

vdp vdp

CD

C D

C

CÔNG CỦA CHU TRÌNH

o n

i kt n

i

i l l l

vdp pdv

vdp pdv

pv d

(

p

v 1

i

i l q

pdv du

2 1

q q

l

q q l

 chu trình thuận (động cơ nhiệt)

chu trình ngược (máy lạnh )

 t , , 

1

2 1

q

q q

1 1

2 1

2 2

q l

q

q q

q l

q

o o

EXECGI VÀ ANECGI

động năng và, một phần của năng

lượng nhiệt.

biến đổi thành công cơ học: nhiệt năng

của môi trường và một phần của năng lượng nhiệt.

BIỂU THỨC CỦA EXECGI

hoặc nhiệt độ nguồn nhiệt lớn hơn môi

trường |e | = 0 khi cân bằng với môi trường

1

T T

T T

T q

HIỆU SUẤT EXECGI

ti v

t v

r e

t v

r

e

e e

e e

e

e e

e

1 1

1

HIỆU SUẤT NHIỆT CHU TRÌNH CARNOT

 Tham khảo tài liệu

CHU TRÌNH THUẬN CHIỀU

 Chu trình chất khí ( môi chất có thể coi là khí lý tưởng – tính toán dùng công thức ): động cơ đốt trong, tuabin khí, động cơ

GIẢ THIẾT KHI NGHIÊN CỨU CT CHẤT KHÍ

nhiệt, quá trình thải sp cháy thay bằng quá

trình thải nhiệt (đc đốt trong là đẳng tích;

tua bin khí và đc phản lực là đẳng áp).

công và biến hệ hở thành hệ kín.

CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

 Theo nhiên liệu sử dụng: lỏng (xăng, dầu

CÁC QUÁ TRÌNH CỦA CHU TRÌNH ĐCĐT

1 2

3"

4 T

s 3'

3' p

v

2 3"

1 4

1 2

3"

4 T

s 1

2

3'

4 T

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG

 Tỷ số nén (quá trình nén)

 Tỷ số tăng áp (qt cấp nhiệt)

 Tỷ số giãn nở sớm (qt cấp nhiệt)

s 3'

v







HIỆU SUẤT NHIỆT CỦA CHU TRÌNH ĐCĐT

1

2

3"

4 T

s 3'

4' 4

tp thh

tv    



p hh

tp    



v hh

CHU TRÌNH TUABIN KHÍ

 Cháy đẳng áp : môi

chất vào/ra buồng

đốt liên tục, cấu tạo

buồng đốt đơn giản,

Tuabin Máy nén

Ống tăng tốc

SO VỚI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

 Thiết bị gọn, nhỏ công suất lớn

 Không có cơ cấu biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay

 Số vòng quay đạt được lớn, mô men

quay đều, liên tục

 Điều khiển đơn giản

 Nhược điểm: phải chế tạo được máy

nén có công suất lớn.

q

1 1

CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC

Có thể chế tạo động cơ công suất lớn, nhẹ

phù hợp với ngành hàng không.

cháy nhiên liệu lấy từ bình chứa (dạng lỏng) Quá trình cháy đẳng áp.

trình cháy được lấy từ môi trường.

nhờ ống tăng áp Quá trình cháy đẳng áp hoặc đẳng tích.

ống tăng áp và máy nén Quá trình cháy đẳng áp.

 = p2/p1 là tỉ số tăng áp của quá trình

nén (của động cơ có máy nén lớn hơn

của động cơ không máy nén → hiệu

suất nhiệt của động cơ có máy nén lớn

ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC TÊN LỬA

 Công của chu trình

 Hiệu suất nhiệt

Bình chứa nhiên liệu lỏng

Buồng đốt

1 1

2 2

Bình chứa ô-xy lỏng

Ống tăng tốc

2 4

1 2 C T T q

l

p

o t

2

2

2

2 4

2 3

2 4 2

2 2

34 34

34 21

kt kt

kt o

l l

l l

l

l

ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC TÊN LỬA

 Tốc độ sản phẩm

cháy ra khỏi tên lửa:

Bình chứa nhiên liệu lỏng

Buồng đốt

1 1

2 2

Bình chứa ô-xy lỏng

p

p RT

CHU TRÌNH CỦA HƠI

 Là chu trình khí thực, môi chất có sự chuyển pha

 Trong vùng hơi bão hoà có thể dùng chu trình Carnot nhưng có những hạn chế sau:

- Hiệu nhiệt độ không cao (do đều phải < nhiệt

độ tới hạn) → hiệu suất nhiệt cũng không cao

- Quá trình ngưng tụ không hoàn toàn nên phải dùng máy nén rất cồng kềnh.

 Rankine đề xuất chu trình gần với chu trình

Carnot đối với hơi (sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện).

NGUYÊN TỬ, ĐIỆN MẶT TRỜI, ĐỊA NHIỆT

Thiết bị sinh hơi

Bơm nước

cấp

Tuabin hơi

Bộ quá nhiệt

1

Máy phát điện

2' 3

CHU TRÌNH RANKINE (thuận nghịch)

' 2 1

2 1

1

' 2 1

1 2

i i

i

i q

l i

i q

i i

l

t T

p2

x = 1

1

2 2'

5

CHU TRÌNH RANKINE (thực)

t oiT

t

t

T t

t T

T oiT

i i

i

i i

i

i i

i i

i

i q

l

i i

i

i l

2 1

2 1

2 1

' 2 1

2 1

1

' '

2 1

2 1

5

x = 1

1

2 2'

ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT P 1

 Khi p 1 tăng, T 1tb tăng

p2

x = 1

1

2 2'º 3

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ T 1

 Khi T 1 tăng, T 1tb tăng

p2

x = 1

1

2 2'º 3

ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT P 2

 Khi p 2 giảm, T 2 giảm

p2

x = 1

1

2 2'º 3

CHU TRÌNH NGƯỢC CHIỀU

 Thực hiện quá trình chuyển nhiệt năng từ nguồn có nhiệt độ thấp đến nguồn có

nhiệt độ cao dưới tác dụng của năng

lượng bên ngoài (công hoặc nhiệt).

 Chu trình máy lạnh: sử dụng nhiệt lấy từ nguồn lạnh.

 Chu trình bơm nhiệt: sử dụng nhiệt nhả cho nguồn nóng.

 Máy lạnh và bơm nhiệt chỉ khác nhau

khoảng nhiệt độ làm việc.

KHÔNG KHÍ (khí lý tưởng)

1

;

4 3

4

1 2

1

2 1

T T

T

T

q q

q l

KHÔNG KHÍ (khí lý tưởng)

độc hại, không ảnh hưởng tới môi trường.

trình Carnot (các quá trình trao đổi nhiệt

không phải đẳng nhiệt).

dụng tua bin khí và máy nén của động cơ

DÙNG HƠI (khí thực NH 3 , R12, R22)

 NH 3 được dùng trong máy lạnh (hoặc

bơm nhiệt) công nghiệp vì nhiệt hoá hơi

của NH 3 lớn nên cho công suất lớn.

 R12, R22 được sử dụng trong máy

lạnh sinh hoạt vì ở đây không đòi hỏi

công suất lớn và các môi chất này

không độc, không có mùi.

DÙNG HƠI (khí thực NH 3 , R12, R22)

1

Máy nén Bình bay hơi

Bình ngưng tụ 2 3

4

Van tiết lưu

4 1

2 1

2 0

G l

G N

i i

G Gq

Q

i i

i

i q

q

q l

3

DÙNG HƠI (khí thực NH 3 , R12, R22)

1

Máy nén Bình bay hơi

Bình ngưng tụ 2 3

4

Van tiết lưu

4 1

2 1

2 0

G l

G N

i i

G Gq

Q

i i

i

i q

q

q l

p1

2

1 4

3

i2

i1

i3 = i4

DÙNG HƠI (khí thực NH3, R12, R22)

 ,  lớn vì chu trình gần với chu trình

Carnot (các quá trình trao đổi nhiệt gần

đẳng nhiệt).

- Môi chất có sự chuyển pha nên khả

năng mang nhiệt lớn → thiết bị gọn nhẹ