Ky thuat nhiet

Chất môi giới: Để thực hiện quá trình biến đổi nhiệt thành côngtrong máy nhiệt và quá trình làm lạnh trong máy lạnh ngời taluôn luôn phải sử dụng một chất trung gian gọi là chất môi giới

Chơng 1: Đại cơng về kỹ thuật nhiệt

Đ2.1 Những khái niệm cơ bản

1 Máy nhiệt và máy lạnh.

Máy nhiệt là một thiết bị sử dụng nhiệt năng để biến

đổi thành công Ví dụ: Động cơ đốt trong sử dụng nhiệt doxăng, dầu cháy toả ra để biến thành công, công này dùng

để chạy xe máy máy, ô tô, tàu thuỷ… Nhà máy nhiệt điện sửdụng nhiệt của nhiên liệu cháy toả ra để biến thành côngtrong tuốc bin, công này dùng để chạy máy phát điện đểsản xuất điện

Máy lạnh là thiết bị tiêu thụ năng lợng (công) để làmlạnh tức là đa nhiệt từ trong môi trờng có nhiệt độ thấp hơn(tủ lạnh, kho lạnh, phòng điều hoà….) thải vào môi trờng đểduy trì nhiệt độ thấp trong tủ lạnh, kho lạnh, phòng điềuhoà…

2 Chất môi giới và chất tải nhiệt.

a Chất môi giới:

Để thực hiện quá trình biến đổi nhiệt thành côngtrong máy nhiệt và quá trình làm lạnh trong máy lạnh ngời taluôn luôn phải sử dụng một chất trung gian gọi là chất môi giới

ví dụ: Trong động cơ đốt trong chất môi giới là chất khí tạohành do cháy nhiên liệu (khói), trong máy hơi nớc chất môi giới

là hơi nớc Trong máy lạnh chất môi giới là các hợp chất hữu cơ

nh Frêôn: R12, R22, R134a, NH3…

Chất môi giới thờng dùng là khí, lỏng hoặc hơi Chất khí

là các chất mà trạng thái của nó rất xa thể lỏng Trong quá

trình hoạt động của chất môi giới dạng khí nó không có sựchuyển pha có nghĩa là nó luôn luôn ở thể khí Ví dụ: Chấtmôi giới trong động cơ đốt trong là chất khí, từ lúc hút vàomáy đến lúc xả ra đều ở dạng khí.

Hơi về bản chất cũng giống thể khí nhng hơi tồn tạigần thể lỏng nên trong quá trình hoạt động của nó trongthiết bị có lúc nó chuyển thành thể lỏng ví dụ: Môi chất lạnhtrong máy lạnh lúc vào và ra khỏi máy nén là hơi, qua giànngng sẽ ngng tụ lại thành thể lỏng sau đó qua van tiết lu mộtphần hoá hơi và qua giàn bay hơi toàn bộ môi chất chuyểnthành hơi

Về công dụng chất môi giới có thể chia ra hai loại: chấtmôi giới sinh công làm việc trong máy nhiệt Chất môi giới sinhcông có thể là dạng khí hoặc hơi Chất môi giới sinh cônglàm việc ở nhiệt độ cao, hàng trăm độ đến hàng nghìn

độ

Chất môi giới làm lạnh làm việc trong máy lạnh (ngời tacòn gọi là tác nhân lạnh) Chất môi giới làm lạnh có thể là hơihoặc khí Chất môi giới làm lạnh (môi chất lạnh) làm việc ởnhiệt độ thấp trong phạm vi từ hơn trăm độ (0C) Phần lớncác máy lạnh hiện nay dùng môi chất dạng hơi nh Amoniac(NH3) các loại Frêôn R12, R22, R134a, R11, R13…

3 Các thông số trạng thái của chất môi giới.

Trong các máy nhiệt hay máy lạnh chất môi giới luôn luônthay đổi trạng thái, để xác định trạng thái của chất môi giớingời ta dùng các đại lợng gọi là các thông số trạng thái

Ví dụ: Để xác định thông số của một chất khí chứatrong bình ta dùng các thông số là nhiệt độ khí và áp suấtkhí Để xác định một trạng thái cần biệt 2 thông số độc lập

ví dụ nhiệt độ và áp suất hay áp suất và thể tích riêng

a Nhiệt độ tuyệt đối.

Nhiệt độ tuyệt đối ký hiệu T đơn vị đo 0K (Kenvin).Nhiệt độ phụ thuộc vào mức độ chuyển động hỗn loạn củacác phần tử cấu tạo nên vật chất (phân tử, nguyên tử, điệntử…) Nên các phần tử này không chuyển động nhiệt độtuyệt đối bằng không T = 0 Hiện nay ngời ta cha làm lạnh

đợc đến không độ tuyệt đối Các phần tử trong vật chấtchuyển động càng mạnh thì nhiệt độ càng cao

Để đo nhiệt độ ngời ta dùng nhiều thang nhiệt độ khácnữa nh nhiệt độ bách phân ký hiệu t đơn vị 0C Thangnhiệt độ này lấy gốc 00C là nhiệt độ nớc đá đang tan ở ápsuất khí quyển và 1000C là nhiệt độ sôi của nớc nguyên chất

Loại nhiệt kế đơn giản nhất là loại nhiệt kế đo nhiệt

độ nhờ sự giãn nở chất lỏng theo nhiệt độ nh: Nhiệt kế thuỷngân, nhiệt kế Rợu…

Cặp nhiệt là loại nhiệt kế đo nhiệt độ dựa vào nguyên

lý hiệu ứng nhiệt điện, nhiệt kế điện trở đo nhiệt độ dựavào nguyên lý thay đổi điện trở của một số chất theo nhiệt

độ Nhiệt kế kiểu áp kế đo nhiệt độ bằng cách đo áp suấtbão hoà của chất lỏng, hoả quang nhiệt kế đo nhiệt độ bằngcách đo bức xạ nhiệt của nguồn phát nhiệt nh ngọn lửa,khói…

Nhiệt kế thuỷ ngân là loại nhiệt kế đơn giản nhất, dễ

sử dụng nhng có nhợc điểm là chỉ đo đợc tại chỗ không đatín hiệu đi xa đợc và phạm vi nhiệt độ cũng hạn chế <

6000C Ngoài ra còn có nhợc điểm là dễ vỡ vì làm bằng thuỷtinh

Cặp nhiệt là loại nhiệt kế có nhiều u điểm nh phạm vi

đo rộng từ âm hàng chục độ đến 16000C Có thể truyềntín hiệu đi xa có thể dùng kim chỉ thị hay hiệu số độchính xác cao, nhợc điểm của loại này là giá thành cao Nhiệt

kế kiểu áp kế có thể truyền tín hiệu đi xa, nhng cồng kềnhhơn và độ chính xác không cao

Hoả quang nhiệt kế dùng để đo nhiệt độ rất cao màcác loại khác không đo đợc nh ngọn lửa, kim loại lỏng nhiệt

độ có thể > 20000C

b áp suất tuyệt đối.

áp suất là thông số trạng thái chỉ có ở chất lỏng hơi haykhí áp suất là lực tác dụng của chất lỏng hơi hay khí lên

đơn vị diện tích thành bình chứa

áp suất ký hiệu p đơn vị đo cơ bản là N/m2 (còn gọi làpascan) Ngoài ra còn dùng nhiều đơn vị đo khác là:

Để đo áp suất sẽ sảy ra 2 trờng hợp.

- Nếu áp suất môi trờng cần đo là p > pkt (pkt là áp suấtkhí trời bên ngoài)

Trờng hợp này ta dùng dụng cụ đo gọi là áp kế (haymanômét) trị số manômét đo đợc là áp suất d pt Muốn xác

định áp suất tuyệt đối p ta phải dùng công thức

p = pt + pkt

- Nếu áp suất môi trờng cần đo là p < pkt Trờng hợp này

ta nói môi trờng đó có chân không và ta dùng chân không

kế để đo Số chỉ của chân không kế là độ chân không

pCK Muốn biết áp suất tuyệt đối ta phải dùng công thức tính:

p = pkt - pck

Nh vậy ta thấy rằng trong thực tế không có dụng cụ đo

áp suất tuyệt đối mà chỉ có 2 dụng cụ đo là áp kế (đo ápsuất d) và chân không kế (đo độ chân không) nh đã trìnhbày ở trên Sau khi đo ta phải dùng các công thức thích hợp

để xác định áp suất tuyệt đối ở đây áp suất khí trời làtrị số không đổi thờng lấy 745 mmHg hoặc 750 mmHg

c Thể tích riêng.

Thể tích riêng ký hiệu v = V

Gm

3/kg

v là thể tích đo bằng m3, G là khối lợng đo bằng kg

Ngời ta chứng minh đợc rằng:

f Entanpi.

Entanpi là tổng của nội năng và năng lợng đẩy Entanpi

ký hiệu i đo bằng đơn vị KJ/kg vậy ta có

i = v + pv (KJ/kg)

Ta có thể xác định entanpi bằng công thức sau (đối vớichất khí)

i = CpT

ở đây: Cp là nhiệt dung riêng đẳng áp

4 Nhiệt dung riêng.

a Định nghĩa nhiệt dung riêng.

Nhiệt dung riêng là nhiệt lợng cần thiết để làm thay

đổi nhiệt độ của một đơn vị vật thể là 10C theo một quátrình nhất định

b Các loại nhiệt dung riêng

Căn cứ đơn vị đo có 3 loại nhiệt dung riêng

- Nhiệt dung riêng khối lợng: C [KJ/KgK]

- Nhiệt dung riêng thể tích: C [KJ/m3

ttK]

- Nhiệt dung riêng mol: Cà [KJ/KmolK]

Căn cứ quá trình ta có

- Nhiệt dung riêng đẳng tích: Ký hiệu Cv

- Nhiệt dung riêng đẳng áp: Ký hiệu Cp

- Nhiệt dung riêng của quá trình bất kỳ Cn

c Tính nhiệt theo nhiệt dung riêng

Biết nhiệt dung riêng trong một quá trình ta có thểtính nhiệt theo công thức:

Q = C.G.∆T = C.G (T2 - T1) KJTrong đó:

C là nhiệt dung riêng của quá trình đó

G là khối lợng chất môi giới tham gia vào quá trình

T1, T2 là nhiệt độ đầu và cuối quá trình

Ví dụ: Nung nóng 10kg không khí trong bình kín(đẳng tích) từ nhiệt độ 200C đến nhiệt độ 1200C, cầncung cấp nhiệt lợng là:

Q = Cv G (T2 - T1)

Cv là nhiệt dung riêng trong quá trình đẳng tích Cv =4,72 KJ/KgK

Q = 0,72.10.(120 - 20) = 720 KJ

5 Năng lợng, nhiệt và công

a Năng lợng

Năng lợng tồn tại dới nhiều dạng khác nhau và có thể biến

đổi từ dạng này sang dạng khác và đợc bảo toàn Các dạngnăng lợng nh cơ năng, điện năng, hóa năng, nhiệt năng….Chúng có thể biến đổi từ dạng này sang dạng khác ví dụ:Hóa năng của nhiên liệu có thể biến đổi thành nhiệt năng,nhiệt năng có thể biến đổi thành công (cơ năng), cơ năng

có thể biến đổi thành điện năng trong máy phát điện, ngợclại trong động cơ điện, điện năng lại biến đổi thành cơnăng…

Năng lợng đo bằng đơn vị KJ hay KJ/Kg.

b Nhiệt

Nhiệt là đại lợng để đo sự biến đổi năng lợng trong mộtquá trình Ví dụ quá trình nung nóng không khí trong mộtbình kín cần nhận một nhiệt lợng QvKJ, nhng nếu ta nungnóng cùng một lợng không khí nh trên trong cùng khoảng nhiệt

độ trong điều kiện bình hở thông với khí trời (áp suất không

đổi) thì cần nhiệt lợng Qp > Qv KJ Nh vậy nhiệt phụ thuộcvào quá trình

b Công

Cũng giống nh nhiệt, công là một đại lợng dùng để đo

sự biến đổi năng lợng trong một quá trình nhất định Mộtquá trình sẽ đồng thời thực hiện công và trao đổi nhiệt Ví

dụ trong một xi lanh có pít tông chứa một lợng khí nhất

định, nếu ta nung nóng xilanh tức là cấp cho nó nhiệt Q thìkhí trong xi lanh sẽ giãn nở sinh công L đẩy pít tông từ vị trí

1 đến vị trí 2 Khi ta nén một chất khí trong xi lanh sẽ tiêutốn một công L đồng thời khí bị nén sẽ tỏa nhiệt Q vào môitrờng Quá trình nén thực hiện bằng cách khác nhau (vừanén vừa làm mát để nhiệt độ không đổi - đẳng nhiệt),nén trong điều kiện xi lanh bọc cách nhiẹt tuyệt đối (đoạnnhiệt) hay vừa nén vừa làm mát mà nhiệt độ khí thay đổi(đa biến), công và nhiệt sẽ khác nhau Nén đẳng nhiệt tốncông ít nhất và nén đoạn nhiệt tốn công nhiều nhất

Đ1.2 Các quá trình nhiệt động cơ bản

Trong các máy nhiệt, máy lạnh hay trong thực tế kỹ thuật

ta thờng gặp chất môi giới hoạt động theo những quá trìnhnhất định ví dụ nung nóng hay làm lạnh khí, hơi trongbình kín (đẳng tích) Nung nóng hay làm lạnh khí khi ápsuát không đổi (đẳng áp), hơinớc giãn nở trong tuốc bin bọccách nhiệt (giãn nở đoạn nhiệt)… Các quá trình trên lànhững quá trình nhiệt động cơ bản

1 Các quá trình nhiệt động cơ bản của chất khí

T = p

T1 và p1 là nhiệt độ và áp suất lúc đầu

T2 và p2 là nhiệt độ và áp suất sau khi nung nóng hoặclàm lạnh

Nhiệt cung cấp hoặc nhả ra của khí là

Q = G Cv (T2 - T1) KJ

G là khối lợng khí

Cv là nhiệt dung riêng đẳng tích

Nếu ta nung nóng chất khí T2 > T1 thì nhiệt Q > 0, ngợclại nếu ta làm lạnh bình T2 < T1 thì Q < 0.

Trong quá trình đẳng áp nhiệt độ và thể tích tỷ lệ vớinhau tức là

Quá trình đẳng nhiệt xảy ra trong điều kiện nhiệt độkhông đổi Ví dụ: vừa nén vừa làm lạnh khí trong xi lanh

để cho nhiệt độ không đổi thì quá trình là nén đẳngnhiệt

Trong quá trình đẳng nhiệt thì áp suất và thể tích tỷ

Quá trình đẳng nhiệt công đợc xác định theo côngthức sau

Quá trình đoạn nhiệt xảy ra trong điều kiện Q = 0 (hệthống đợc cách nhiệt) Trong thực tế kỹ thuật một số quátrình ta coi gần đúng nh đoạn nhiệt.

Ví dụ: Qúa trình nén khí tỏn máy nén của máy lạnh,quá trình giãn nở của khí trong tuốc bin khí…

Trong các máy nhiệt nói chung quá trình giãn nở sinhcông ta coi là giãn nở đoạn nhiệt, còn trong các máy lạnh cácquá trình nén trong máy nén ta coi là đoạn nhiệt

Trong quá trình đoạn nhiệt của chất khí áp suất thểtích và nhiệt độ có quan hệ nh sau:

( ) ( ) ( )

Công trong quá trình đoạn nhiệt đợc tính nh sau:

K 1 K 2

1 1

1

p K

à là phân tử lợng của chất khí.

Quá trình giãn nở T1 > T2 L > 0

Quá trình nén T1 > T2 L < 0

2 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi

Trong thực tế nhiều máy nhiệt, máy lạnh sử dụng môichất là hơi nh: máy hơi nớc, tuốc bin hơi, máy lạnh và điềuhòa hiện nay đều dùng hơi làm môi chất lạnh Trong các máynhiệt và máy lạnh nói trên hơi thực hiện nhiều quá trìnhbiến đổi mà ta cần nghiên cứu

a Quá trình đẳng tích

Quá trình đẳng tích xảy ra trong điều kiện thể tíchkhông đổi Ví dụ: Khí ga để trong bình để gần nguồnnhiệt bị nung nóng (cấp nhiệt đẳng tích)

Trong quá trình đẳng tích thể tích không đổi còn ápsuất tăng khi nhiệt độ tăng (cấp nhiệt) ngợc lại khi nhiệt độgiảm (làm lạnh) thì áp suát giảm

Nhiệt trong quá trình đẳng tích đợc xác định :

Q = G ∆U = G [i2 - i1 - (p2 v2 - p1 v1)] KJTrong đó: i1, i2 entanpi đầu và cuối (tra bảng để xác

định ) Khi cấp nhiệt i2 > i1 và p2 > p1 nên Q > 0, khi làm lạnh

i2 < i1 và p2 < p1 thì Q < 0

b Quá trình đẳng áp

Quá tình đẳng áp xảy ra trong điều kiện áp suấtkhông đổi Nếu ta cung cấp nhiệt cho chất lỏng trong quátrình đẳng áp thì chất lỏng sẽ sôi, hóa hơi và nhiệt độ hơităng lên thành hơi quá nhiệt Trong quá trình cấp nhiệt

đẳng áp thể tích tăng lên còn nhiệt độ tăng theo 3 giai

đoạn: Giai đoạn đầu nhiệt độ tăng từ nhiệt độ ban đầu

đến nhiệt độ sôi, giai đoạn hóa hơi nhiệt độ không đổi vàbằng nhiệt độ sôi sau khi lỏng đã hóa hơi hoàn toàn nếutiếp tục cấp nhiệt thì nhiệt độ hơi tăng lên lớn hơn nhiệt

độ sôi gọi là hơi quá nhiệt Quá trình ngợc lại từ hơi quánhiệt nếu bị làm lạnh đẳng áp thì nhiệt độ hạ xuống đếnnhiệt độ sôi tiếp theo hơi nớc ngng tụ thành lỏng sôi Nếulàm lạnh tiếp thì thành lỏng cha sôi Quá trình này tỏanhiệt Vì vậy cần phải làm mát bằng nớc hay dùng không khí

Nhiệt trong quá trình đẳng áp là

Q = G (i2 - i1)

Trong đó:

i1 là entapin của lỏng cha sôi

i2 là entapin của hơi quá nhiệtQuá trình cấp nhiệt i2 > i1 thì Q > 0

Quá trình tỏa nhiệt i2 < i1 thì Q < 0

c Quá trình đẳng nhiệt

Quá trình xảy ra trong điều kiện nhiệt độ không đổi

- Quá tình giãn nở đẳng nhiệt: Nếu ta có một chất lỏng

để trong bình, ta nối bình với máy hút chân không Chomáy hút làm giảm áp suất chất lỏng (nhiệt độ không đổi)

đến một áp suất nào đó thì chất lỏng sôi, hóa hơi (áp suấtkhông đổi) và giảm áp tiếp thành hơi quá nhiệt Nh vậybằng cách giảm áp (giãn nở) đẳng nhiệt ta có thể làm chochất lỏng sôi và hóa hơi

- Quá trình nén đẳng nhiệt: Ta có thể nén đẳngnhiệt hơi để trở thành lỏng trong điều kiện nhiệt độ của

nó phải nhỏ hơn một trị số nhất định gọi là nhiệt độ tới hạn.

Ví dụ: Nhiệt độ tới hạn của nớc là tk = 3740C, pk = 221 bar

Nhiệt độ tới hạn của R12 là tk ≈ 1000C, pk = 35 bar

Nhiệt độ tới hạn của R22 tk ≈900C pk ≈ 45 bar

- Công trong quá trình đẳng nhiệt là:

L = Gl = Q - ∆iTrong đó: Q là nhiệt trao đổi trong quá trình

Q = T (s2 - s1)

L = G [T (s2 - s1) - (i2 - i1)],Các thông số i2, i1, s2, s1 tra bảng hay đồ thị của môichất tơng ứng

d Quá trình đoạn nhiệt

Quá trình đoạn nhiệt xảy ra trong điều kiện Q = 0 tức

là không trao đổi nhiệt với môi trờng bên ngoài

Trong thực tế kỹ thuật quá trình giãn nở của hơi trongtuốc bin, quá trình nén môi chất lạnh trong máy nén coi làquá trình đoạn nhiệt

Quá trình nén đoạn nhiệt làm cho áp suất tăng, nhiệt

độ tăng và thể tích giảm và ngợc lại quá trình giãn nở đoạnnhiệt làm cho áp suất giảm, thể tích tăng và nhiệt độ giảm

Công trong quá trình đoạn nhiệt là

L = G (i1 - i2) KJ

Trong đó i1, i2 entapi của hơi ở trạng thái đầu và cuối.Quá trình giãn nở i1 > i2 thì L > 0

Quá trình nén đoạn nhiệt i1 < i2 thì L < 0

Vậy ta thấy quá trình nén đoạn nhiệt chất môi giớinhận công L < 0 Còn quá trình giãn nở đoạn nhiệt chất môigiới sinh công L > 0

Đ1.3 Không khí ẩm và các quá trình nhiệt động của không

khí ẩm

1 Khái niệm và phân loại không khí ẩm

a Định nghĩa:

Không khí ẩm là hỗn hợp không khí khô và hơi nớc

Không khí ẩm có khối lợng G Kg, trong đó có Gk Kgkhông khí khô và Gb Kg hơi nớc Ta có

-Không khí ẩm bão hòa: là không khí ẩm đã chứa hơi

n-ớc tới mức tối đa, nếu cho thêm hơi nn-ớc vào hoặc làm lạnhthì hơi nớc sẽ ngng tụ lại thành nớc

- Không khí ẩm quá bão hòa: là không khí ẩm đã chứahơi nớc tới mức tối đa còn có thêm cả nớc ngng tụ

2 Các thông số đặc trng cơ bản của không khí ẩm.

a Độ ẩm tuyệt đối

Là lợng hơi nớc chứa trong 1m3 không khí ẩm

Độ ẩm tuyệt đối ký hiệu G b 3

Là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm với

độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm đó ở trạng thái bão hòa

Độ ẩm tơng đối đo bằng % Nếu ζ = 0% là không khíkhô, ζ = 100% là không khí ẩm bão hòa.

Độ ẩm tơng đối có thể đo đợc bằng dụng cụ gọi là ẩm

kế Độ ẩm tơng đối đặc trng cho mức độ bão hòa của khôngkhí ẩm

Nh vậy lợng không khí ẩm là

G = Gh + GK = dGK + GK = GK (d+1)Biết độ ẩm tơng đối có thể xác định độ chứa hơitheo công thức

s s

Đối với không khí ẩm cha bão hòa và bão hòa ta cóentanpi là:

Ví dụ: Phòng kín bên trong không có nguồn nớc nào bayhơi vào không khí (tức là d = const) nếu làm lạnh không khí

ẩm đến khi bão hòa thì nhiệt độ của không khí ẩm bão hòalúc đó ts là nhiệt độ đọng sơng Nếu làm lạnh tiếp thì hơinớc sẽ ngng tụ

3 Đồ thị I - d của không khí ẩm.

* Đặc điểm của đồ thị.

Đồ thị I - d thành lập với 1 áp suất nhất định của khôngkhí ẩm Thờng thành lập với áp suất khí quyển p = 745mmHg

Đồ thị I - d thành lập với trục I KJ/kg K/K hay Kcal/ Kg K/K,trục hoành d g/kg K/K Hai trục hợp với nhau góc 1350 Tuy vậykhi vẽ vẫn vữ 2 trục vuông góc nhng vì góc 2 trục là 1350 nên

đờng I = Const sẽ hợp với trục tung góc 1350

* Các đờng cong trên đồ thị I - d.

a Đặc điểm của đồ thị

Đồ thị I - d thành lập với 1 áp suất nhất định củ khôngkhí ẩm Thờng thành lập với áp suất khí quyển p =745mmHg.

Đồ thị I - d thành lập với trục I KJ/Kgk/k hay Kcal/Kg k/k, trụchoành g/Kg k/k Hai trục hợp với nhau góc 1350 Tuy vậy khi vẽ vẫn

vẽ 2 trục vuông góc nhng vì góc 2 trục là 1350 nên đờng I =const sẽ hợp với trục tung góc 1350

b Các đờng cong trên đồ thị I - d

- Đờng ph = f(d)

- Các đờng t = const là những đờng thẳng ta có t1 < t2

< t3 < tsp, tsp là nhiệt độ sôi của nớc ở áp suất p = 745mmHg

- Các đờng ϕ = const là các đờng cong ta có ϕ1< ϕ2 < ϕ3

< ϕ= 100% Khi t >tsp đờng cong ϕ = const thẳng đứng

- Trạng thái 2 xác định bởi t2, ϕ2 ta tìm đợc d2, I2, phs2

- Đờng ph = f(d)

- Các đờng t = Const là những đờng thẳng ta có t1 < t2

< t3 < tsp, tsp là nhiệt độ sôi của nớc ở áp suất p = 745mmHg

- Các đờng ϕ = const là đờng cong ta có ϕ1 < ϕ2 < ϕ3 < ϕ

= 100% Khi t > tsp đờng ϕ = const thẳng đứng

hóa hơi và thành hơi quá nhiệt, hơi quá nhiệt qua tuốc bingiãn nở sinh công, hơi thoát ra khỏi tuốc bin vào bình ngngnhả nhiệt và ngng tụ thành nớc Nớc lại đợc bơm nớc bơm trởlại lò hơi và lặp lại các quá trình trên.

2 Chu trình nhiệt động của máy nhiệt.

a Hoạt động của chu trình.

Trong lò hơi ngời ta đốt nhiên liệu Nhiệt tỏa ra sẽcung cấp cho nớc nhiệt Q1 để làm cho nớc hóa hơi và quánhiệt thành hơi quá nhiệt trong điều kiện đẳng áp Hơiquá nhiệt đến tuốc bin giãn nở sinh công L1, hơi thoát rakhỏi tuốc bin vào bình ngng, ở đây hơi nớc nhả nhiệt Q2cho nớc làm mát và nó ngng tụ đẳng áp thành nớc Nớcngng sẽ đợc bơm nớc đa trở lên lò hơi Quá trình trongbơm là nén đoạn nhiệt nhận công L2 quá trình xảy raliên tục chất môi giới thực hiện các quá trình biến đổi liêntục và khép kín chiều chuyển động môi chất theo chiều kim

đồng hồ nên chu trình này gọi là chu trình thuận chiều Kếtquả đã biến một phần nhiệt của nhiên liệu Q1 thành công L1

Đồng thời luôn luôn phải thải nhiệt Q2 vào môi trờng nh vậynhiệt độ nhiên liệu đa vào chu trình là Q1, thải ra mất Q2phần sử dụng hữu ích để biến thành công là L ct = Q 1 − Q 2

b Hiệu suất nhiệt của chu trình

Để đánh giá hiệu quả của chu trình ta dùng hiệu suấtnhiệt

3 Chu trình nhiệt động của máy lạnh

a Khái niệm về máy lạnh.

Máy lạnh là thiết bị tiêu tốn năng lợng (công) để đanhiệt từ nguồn lạnh (có nhiệt độ thấp) đến thải vào môi tr-ờng (nguồn nóng có nhiệt độ cao) Ví dụ tủ lạnh có nhiệm vụ

đa nhiệt từ trong tủ ra nhả vào môi trờng có vậy mới duy trìnhiệt độ thấp trong tủ Máy điều hòa nhiệt độ có nhiệm vụ

đa nhiệt từ phòng điều hòa có nhiệt độ thấp đến giànnóng nhiệt độ cao để thải vào môi trờng

và một phần lỏng hóa hơi Hỗn hợp lỏng + hơi này vào buồnglạnh, môi chất lỏng tiếp tục hóa hơi đẳng áp và nhận nhiệt

Q2 trong buồng lạnh Hơi môi chất thoát ra khỏi giàn hay hơi

sẽ đợc hút vào máy nén và lặp lại các quá trình trên Kết quảlà: ta tiêu tốn công L ở máy nén và đa đợc nhiệt Q2 trongbuồng lạnh đến giàn nóng thải ra ngoài cho nớc làm mát haykhông khí bên ngoài Nh vậy ta duy trì đợc nhiệt độ trong

chuyển động của môi chất có chiều ngợc chiều kim đồng hồ(theo sơ đồ nguyên lý) nên ta gọi chu trình này là chu trìnhngợc chiều.

Kết quả ở máy lạnh là tiêu tốn công L nhận nhiệt Q2 ởbuồng lạnh, nhả nhiệt Q1 ở giàn nóng vậy ta có

1

Q +1>1 L

Trong điều hòa không khí cần điều chỉnh và duy trìhoặc khống chế thông số sau:

- Nhiệt độ

- Độ ẩm

- Sự lu thông và đỏi mới không khí

- Bụi và các tạp chất có hại

Nhiều trờng hợp đơn giản chỉ điều tiết và duy trì mộtthông số là nhiệt độ thì gọi là điều hòa nhiệt độ

2 ứng dụng điều hòa không khí trong công nghiệp.

Trong công nghiệp điều hòa không khí đợc ứng dụngvào các mục đích sau:

- Thông gió tạo điều kiện thông thoáng cho các phân ởng sản xuất

x Điều tiết nhiệt độ, duy trì nhiệt độ thích hợp cho conngời và thiết bị

- Điều tiết và duy trì độ ẩm thích hợp cho thiết bị vàcác sản phẩm công nghiệp.

- Giảm thiểu các chất có hại cho con ngời và máy mócthiết bị , các sản phẩm công nghiệp các chất đó là bụi, khí

độc hại trong từng ngành sản xuất có những yêu cầu riêng

đối với việc điều hòa không khí ví dụ: Trong các phân xởngsản xuất thuốc lá, bột giấy và giấy, sợi dệt… thì độ ẩm vànhiệt độ không khí là hai thông số quá trình cần duy trì ởnhững giá trị phù hợp Trong bảng 1 giới thiệu về yêu cầunhiệt độ và độ ẩm trong nhà máy sợi, dệt Trong các xínghiệp hóa chất và in thì việc thải nhiệt và hơi độc lànhiệm vụ quan trọng hơn cả Trong bảng 2 giới thiệu nồng độlớn nhất cho phép của các hóa chất trong phân xởng củaCHDC Đức

Xởng kéo sợi 27 - 29 50 - 60Xởng dệt 24 - 27 60 - 70Tơ lụa Xởng chuẩn

bị

24 - 27 60 - 65

Xởng kéo sợi 24 - 27 65 - 70Xởng dệt 24 - 27 60 - 70

Trong các ngành công nghiệp quang học, công nghiệp

điện tử, cơ khí chính xác, phim ảnh, máy tính điện tử, cácphòng thí nghiệm thì ngoài nhiệt độ và độ ẩm cần đặcbiệt chú ý đến độ sạch của không khí, ví dụ trong phòngmáy tính yêu cầu số lợng bụi không vợt quá 2.105 hạt/m3 cókích thớc lớn hơn hoặc bằng 3 àm

Bảng 2

Tên hóa

chất

Nồng độ lớn nhất cho phép Giới hạn dới gây nổ

% thể tích

cm3/cm3K/K

mg/cm3K/K

Trong sinh hoạt và đời sống điều hòa không khí đợc sửdụng trong nhà ở, nơi sinh hoạt công cộng nh nhà hàng, rạphát, nhà văn hóa, các khách sạn… yêu cầu điều hòa khôngkhí đối với con ngời có thể chia ra 2 nhóm nh sau:

độ cơ thể không đổi Nhiệt toả ra phụ thuộc vào hoạt độngcủa con ngời ở trạng thái nghỉ ngơi con ngời tỏa nhiệt80Kcal/h

Nhiệt tỏa ra của con ngời bằng 3 cách

- Đối lu từ bề mặt da vào không khí

- Bức xạ từ bề mặt da vào không khí

- Bay hơi nớc trên bề mặt da

Nhiệt độ không khí có tác động lớn đến cảm giác thoảimái dễ chịu của con ngời Nhiệt độ môi trờng khác nhau cóthể tỏa nhiệt khác nhau (hình 3)