Phần 1 nhiệt động học kỹ thuật

Phần 1Nhiệt động học kỹ thuật Nhiệt động học kỹ thuật... Giáo trình cơ sở kỹ thuật nhiệt  Giáo trình cơ sở kỹ thuật nhiệt Tác giả: Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú  Bài tập cơ sở kỹ thuật nh

Phần 1

Nhiệt động học kỹ thuật Nhiệt động học kỹ thuật

KS Ngô Phi Mạnh

Giảng viên khoa CN Nhiệt – Điện lạnh

PN: 0905.560.171

Email: manhnguyen4188@gmail.com

Giáo trình cơ sở kỹ thuật nhiệt

 Giáo trình cơ sở kỹ thuật nhiệt

Tác giả: Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú

 Bài tập cơ sở kỹ thuật nhiệt

Tác giả: Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú

PHẦN I : NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT

Nghiên cứu những qui luật biến đổi năng lượng liên quan đến nhiệt năng nhằm tìm ra những qui luật biến đổi có lợi nhất giữa nhiệt năng và cơ năng.

PHẦN II : TRUYỀN NHIỆT

Nghiên cứu các qui luật phân bố nhiệt độ và trao đổi nhiệt giữa các vật có nhiệt độ khác nhau.

Phần II Truyền nhiệt ( 16 giờ )

Phần I

Nhiệt động

học (14 giờ)

Nhiệt kỹ thuật

Phần Phần II

30

30 câu câu trắc trắc nghiệm

Phần Phần I, II I, II

CHƯƠNG 1:

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

◦ Đối tượng:

 NC các qui luật biến đổi NL (Nhiệt-công) ➠ tối ưu

Nhà máy nhiệt điện, động cơ đốt trong,…

 = max

Máy lạnh

Đối tượng nghiên cứu

 =  max

 Phương pháp nghiên cứu:

Lý thuyết, thực nghiệm và kết hợp.

1.1.3 Trạng thái và thông số trạng thái của 1 HNĐ

2 Các thông số trạng thái cơ bản

2 Các thông số trạng thái cơ bản

a Áp suất tuyệt đối:

S F

Lực mà môi chất ( chất khí hay chất lỏng ) tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích tiếp xúc.

Đơn vị: Pa ( Pascal); N/m2

Áp suất tuyệt đối p

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Nếu p< p k :

p ck = p k – p Dụng cụ đo:

Những đơn vị đo áp suất

áp suất này

Dụng cụ đo:

Chân không kế

1 atm =101,325 kPa =1,01325 bar

1 at = 9,807.10 4 Pa = 0,9807 bar 760mmHg = 1 atm = 101,325 kPa

= 10,3 mH 2 O

- Nhiệt độ T = f(tốc độ chuyển động tịnh tiến của các phân tử và

nguyên tử).

Trong đó : T - Nhiệt độ tuyệt đối của vật, oK

m - Khối lượng phân tử, kg

- Vtốc ch.động tịnh tiến trung bình của p.tử



k

m T

3

c Thể tích riêng và khối lượng riêng

- Thể tích riêng: là thể tích của 1kg khối lượng vật chất

- ĐN: Toàn bộ các dạng năng lượng bên trong của vật (nội nhiệt năng, nội hóa năng, năng lượng nguyên tử…)

- Trong nhiệt động:

Nội năng = Nội nhiệt năng = Nội động năng + Nội thế năng

U = Ud + Ut = f(T, v)

• Đối với khí lí tưởng: U = 0 => U = U = f (T)

• Đối với khí lí tưởng: Ut = 0 => U = Ud = f (T)

Trong đó: Cv – Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích

du = Cv.dT => Δu = Cv(T2 – T1)

Trong đó: Cp – Nhiệt dung riêng đẳng áp

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

di = C dT => Δi = C (T – T )

di = Cp.dT => Δi = Cp(T2 – T1)

f Entropi, s

1.1.4 Quá trình và chu trình nhiệt động

1 Quá trình nhiệt động:

- ĐN: Là sự thay đổi liên tục của một hay nhiều thông số trạng thái

từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối.

- Phân loại:

+ Quá trình cân bằng+ Quá trình không cân bằng+ Quá trình thuận nghịch+ Quá trình thuận nghịch

2 Chu trình nhiệt động

- Là một quá trình có trạng thái đầu và trạng thái cuối trùng nhau

 1.1.5 Nhiệt và Công

1 Nhiệt, q [kJ/kg]:

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 q < 0 ➠ Nhả nhiệt

1.1.5 Nhiệt và Công

2 Công, l [kJ/kg]

trường khi có chuyển động.

 Kí hiệu: L (J) và l (J/kg)

 Qui ước: l > 0 ➠ Vật sinh công

l < 0 ➠ Vật nhận công

( 2 1

2

v v S

pdv l

pdv l

2

1

p p S

vdp l

vdp l

p

p kt

- ĐN: khí có thể tích bản thân các phân tử bé và lực tương tác giữa các phân tử = 0 Ngược lại, là khí thực.

- Ở điều kiện bình thường có thể xem các khí H2, O2, N2… là KLT

2 Phương trình trạng thái khí lý tưởng (Claperon)

a Viết cho 1kmol khí

◦

p.Vμ = Rμ.T

Trong đó: p - Áp suất tuyệt đối của môi chất, [N/m 2 ]

T - Nhiệt độ tuyệt đối, [ 0 k]

Vμ - Thể tích của 1 kmol khí ở ĐKTC, [m 3 /kmol]

Rμ = 8314 J/kmol độ - Hằng số phổ biến với mọi chất khí

a Định nghĩa : là nhiệt lượng cần để làm tăng nhiệt độ của một đơn vị

đo lường vật chất lên 1 độ trong một quá trình nào đó

C = f(bản chất, T, p)

b Phân loại :

 Theo đơn vị đo:

 Nhiệt dung riêng khối lượng

 Nhiệt dung riêng thể tích: G dt

Q C

q dt

q

C 

 Nhiệt dung riêng thể tích:

 Nhiệt dung riêng mol:

 Theo quá trình:

 NDR Khối lượng đẳng áp Cp, [J/kg.độ]

 NDR Khối lượng đẳng tích Cv, [J/kg.độ]

 Theo nhiệt độ:

 NDR thực : là NDR tại một nhiệt độ nào đó

 NDR trung bình : là NDR trong một khoảng nhiệt độ nào đó

dt V

Q C

' 



dt M

Q C



 

chuẩn[m 3 ], khối lượng mol[kmol]

 Cách 1: tính theo công thức trên

1.3 Nhiệt dung riêng của chất khí

C

C 



p p

C

C 

barometric readings at the top and at the bottom of a building are 730 and 755

mmHg, respectively, determine the height of the building Assume an average

air density of 1.18 kg/m 3

2 Intravenous infusions are usually driven by gravity by hanging the fluid bottle at sufficient height to counteract the blood pressure in the vein and to force the fluid into the body The higher the bottle is raised, the higher the flow rate of the fluid will be (a) If it is observed that the fluid and the blood pressures balance each other when the bottle is 1.2 m above the arm level, determine the gage pressure of the blood (b) If the gage pressure of the fluid at the arm level needs to be 20 kPa for sufficient flow rate, determine how high the bottle must be placed Take the density of the fluid to be 1020 kg/m 3

.

Năng lượng nguyên tử nuclear power

When a uranium-235 atom absorbs a neutron and splits during a fission process, it

produces a cesium-140 atom, a rubidium-93 atom, 3 neutrons, and 3,2 10 11J of energy

In practical terms, the complete fission of 1 kg of uranium-235 releases 6,73 1010 kJ

of heat, which is more than the heat released when 3000 tons of coal are burned

EXAMPLE 2–1 A Car Powered by Nuclear Fuel

An average car consumes about 5 L of gasoline a day, and the capacity of the

fuel tank of a car is about 50 L Therefore, a car needs to be refueled once

every 10 days Also, the density of gasoline ranges from 0.68 to 0.78 kg/L choose 0.75 kg/L, and

its lower heating value is about 44,000 kJ/kg (that is, 44,000 kJ of heat is re

leased when 1 kg of gasoline is completely burned) Suppose all the problems

associated with the radioactivity and waste disposal of nuclear fuels are re

solved, and a car is to be powered by U-235 If a new car comes equipped with

0.1-kg of the nuclear fuel U-235, determine if this car will ever need refueling

under average driving conditions

Solution:

1) Calculate the mass flow a day

2) Amount of heat energy consume a day [kJ/day]

3) Amount of heat energy release from 0,1 kg U-235[kJ]

4) Proportion between 3/2 [day refuel]