nhiệt Kỹ thuật là môn cơ bản đề cập đến bản chất và tính chất vật lý của nước, không khí, cân bằng pha, các quá trình cơ bản liên quan đến năng lượng nhiệt
Trang 1Hà Nội - 2004
Mô đun: nhiệt kỹ thuật
M số ã : har 02 10 Nghề : SửA CHữA ÔTÔ
Trình độ lành nghề
Logo
Trang 2(Mặt sau trang bìa)
Mã tàI liệu:………
Mã quốc tế ISBN :……
2
Tuyên bố bản quyền :
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình
Cho nên các nguồn thông tin có thể đợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho
các mục đích về đào tạo và tham khảo
Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc
sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành
mạnh sẽ bị nghiêm cấm
Tổng Cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để
bảo vệ bản quyền của mình
Tổng Cục Dạy Nghề cám ơn và hoan nghên
các thông tin giúp cho việc tu sửa và hoàn
thiện tốt hơn tàI liệu này
Địa chỉ liên hệ:
Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp
Tiểu Ban Phát triển Chơng trình Học liệu
Trang 3
Lời tựa
(Vài nét giới thiệu xuất xứ của chơng trình và tài liệu)
Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN
(Tóm tắt nội dung của Dự án)
(Vài nét giới thiệu quá trình hình thành tài liệu và các thành phần tham gia)
(Lời cảm ơn các cơ quan liên quan, các đơn vị và cá nhân đ tham gia ) ã
(Giới thiệu tài liệu và thực trạng)
TàI liệu này đợc thiết kế theo từng mô đun/ môn học thuộc hệ thống mô đun/môn học của một chơng trình, để đào tạo hoàn chỉnh
Nghề Sửa chữa ôtô ở cấp trình độ II
và đợc dùng làm Giáo trình cho học viên trong các khoá đào tạo, cũng có thể đợc sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và ngời sử dụng nhân lực tham khảo
Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đợc hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức trong hệ thống dạy nghề
Hà nội, ngày tháng năm
Giám đốc Dự án quốc gia
3
Trang 4Mục lục
đề mục Trang
1- Lời tựa 3
2- Mục lục 4
3- Giới thiệu về mô đun 5
4- Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề 6
5- Các hình thức học tập chính trong mô đun 7
6- Bài 1 : -Khái niệm và các thông số cơ bản 9
- Thực tập 12
7- Bài 2 : - Môi chất và sự truyền nhiệt 15
- Thực tập 21
8- Bài 3 : - Các qúa trình nhiệt động của môi chất 25
- Thực tập 31
9- Bài 4 : - Chu trình nhiệt động của động cơ nhiệt 34
- Thực tập 44
11- Đáp án các câu hỏi và bài tập 48
12- Các thuật ngữ chuyên môn 49
13- Tài liệu tham khảo 50
4
Trang 5giới thiệu về mô đun
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun :
Nhiệt kỹ thuật là những kiến thức về khái niệm, thông số cơ bản, các qúa trình nhiệt
động và các nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt
Ngày nay năng lợng chủ yếu đợc sử dụng rộng rải đó là năng lợng của động cơ nhiệt, nhờ đốt cháy nhiên liệu để biến nhiệt năng thành cơ năng Nh các động cơ lắp trên ôtô, máy bay, tàu thuỷ, tàu hoả và các máy công tác
Vì vậy các kiến thức cơ bản về nhiệt kỹ thuật giúp cho các cán bộ kỹ thuật và các học viên của nghề sửa chữa ôtô, có đủ kỹ năng nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ sử dụng trên ô tô, với việc nâng cao năng suất và chất lợng bảo d-ỡng, sửa chữa ôtô
Mục tiêu của mô đun:
Nhằm đào tạo cho học viên có đầy đủ kiến thức về các khái niệm cơ bản, các thông số của các qúa trình nhiệt động và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ nhiệt Đồng thời
có đủ kỹ năng nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ nhiệt sử dụng trên ô tô, với việc sử dụng đúng và hợp lý các trang thiết bị, dụng cụ đảm bảo đúng quy trình, yêu cầu kỹ thuật và an toàn
Mục tiêu thực hiện của mô đun:
1 Trình bày đầy đủ các khái niệm và các thông số của các qúa trình nhiệt động
2 Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động của môi chất
3 Giải thích đợc sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt
4 Nhận dạng đợc cấu tạo các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô
Nội dung chính của mô đun:
1 Khái niệm và thông số cơ bản của qúa trình nhiệt động
2 Môi chất và sự truyền nhiệt
3 Các quá trình nhiệt động của môi chất
4 Chu trình nhiệt động, sơ đồ cấu tao và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt
5 Nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô
6 Sử dụng dụng cụ,thiết bị và kỹ thuật an toàn trong thực tập
Bài Danh mục các bài học Lý
thuyết Thực hành Các hoạt động khác
5
Trang 7HAR 01 11 Dung sai lắp ghépvà
ĐLKT
HAR 01 12
Vẽ kỹ thuật HAR 01 13An toàn
HAR 01 17 Nhập môn nghề s/c ô tô
HAR 01 14 Thực hành nghề bổ trợ
HAR 01 20 SC- BD phần C/động động cơ
HAR 01 21 SC-BD Cơ cấu phân phối khí
HAR 01 22 SC-BD Hệ thống bôi trơn
HAR 01 23 SC-BD Hệ thống làm
HAR 01 24 SC-BD Hệ thống nhiên liệu xăng
HAR 01 25 SC-BD Hệ thống nhiên liệudieden
HAR 01 26 SC-BD Hệ thống khởi động
HAR 01 27 SC-BD Hệ thống
đánh lửa
HAR 01 28 SC-BD Trang thiết bị điện ô
HAR 01 29 SC-BD Hệ thống truyền lực
HAR 01 30 SC-BD Cầu chủ
động
HAR 01 31 SC-BD Hệ thống di chuyển
HAR 01 32 SC-BD Hệ thống lái
HAR 01 33 SC-BD Hệ thống phanh
HAR 01 35
SC Pan ô tô
HAR 01 34 K.tra tình trạng kỹ thuật Đcơ và ô tô
HAR 01 36 nâng cao hieụ quả
công việc
Bằngcông nhân lành nghề
HAR 02 06
Xác suất thống kê
HAR 02 07
Kỹ thuật tự động điều khiển bằngđiện
HAR 02 08
Vẽ Auto CAD
HAR 02 19
Tổ chức quản lý và sản xuất
Chứng chỉ bậc cao
HAR 02 11
Chẩn đoán
động cơ
HAR 02 12 Chẩn đoán
HT truyền
động ôtô
HAR 02 14 SC-BD bộ tăng áp
HAR 02 15 SC-BD Hệ thống phun xăng điện tử
HAR 02 16 SC-BD BCA
điều khiển bằng
điện từ
HAR 02 17 SC-BD HT
đ/khiển bằng khí nén
Bằngcông nhận bậc cao
Chứng chỉ nghề
HAR 01 09 Cơ kỹ thuật
HAR 02 13 Công nghệ phục hồi chi tiết trong s/chữa
HAR 02 09 Công nghệ khí nén
và thủy lực
HAR 02 10 Nhiệt kỹ thuật
HAR 02 18 SC-BD Biến mô thủy lực
Trang 9Các hình thức học tập chính trong mô đun
1 Học trên lớp về :
- Trình bày đầy đủ các khái niệm và các thông số của các qúa trình nhiệt động
2 Học tại phòng học chuyên môn hoá về :
- Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động của môi chất
- Giải thích đợc sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt
3 Thực tập tại xởng trờng về :
- Thực hành nhận dạng về cấu tạo các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô trong các xởng sửa chữa ôtô
4 Tự nghiên cứu và làm bài tập về :
- Các tài liệu tham khảo về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt
- Vẽ sơ đồ cấu tạo, trình bày nguyên tắc hoạt động của một số động cơ ôtô
7
Trang 10Yêu cầu về đánh giá hoàn thành mô đun
1 Kiến thức:
- Trình bày đợc đầy đủ các khái niệm và các thông số của các qúa trình
nhiệt động
- Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động của môi chất
- Trình bày đầy đủ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt
2 Kỹ năng:
- Thực hành nhận dạng về cấu tạo các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô
trong các xởng sửa chữa ôtô
- Chuẩn bị, bố trí và sắp xếp nơi làm việc vệ sinh, an toàn và hợp lý.
Trang 11Bài 1 khái niệm và các thông số cơ bản - M bài: HAR.02 10 01 ã Giới thiệu :
Các khái niệm và các thông số cơ bản của các qúa trình nhiệt động, dùng để nghiên cứu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ nhiệt Đồng thời có đủ kỹ năng nhận dạng về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ sử dụng trên
ô tô ngày nay
Mục tiêu thực hiện:
1 Phát biểu đúng các khái niệm và các thông số cơ bản của các qúa trình nhiệt
động
2 Giải thích đợc các phơng trình nhiệt động và thông số trạng thái
3 Nhận dạng và phân biệt đợc các thông số trạng thái của môi chất
Máy nhiệt là một loại thiết bị dùng để thực hiện quá trình chuyển hoá giữa nhiệt năng
và cơ năng của hai nguồn nhiệt : nguồn nóng (có nhiệt độ T1), và nguồn lạnh (có nhiệt
độ T2)
Máy nhiệt bao gồm hai loại :
- Động cơ nhiệt dùng để biến đổi nhiệt năng do đốt cháy nhiên liệu thành cơ năng, tức là môi chất nhận nhiệt từ nguồn nóng (cháy nhiên liệu) giản nở biến một phần thành công, sau đó nhả nhiệt còn lại cho nguồn lạnh (ra nớc làm mát hoặc không khí,
nh : động cơ đốt trong, động cơ phản lực và các tuabin khí )
- Máy lạnh có tác dụng ngợc lại với động cơ nhiệt, tức là môi chất nhận công hoặc nhiệt năng từ nguồn lạnh (nhiệt của vật hoặc buồng cần làm lạnh.ổngồi truyền cho nguồn nóng (không khí )
Thể khí bao gồm hai loại:
- Khí thực : là mọi chất khí có trong tự nhiên, khí thực tạo nên từ các phân tử và nguyên tử, chúng có kích thớc và giữa chúng có lực tác dụng tơng hổ
- Khí lý tởng : là khí không có kích thớc và giữa chúng không có lực tác dụng tơng hổ,
nh : không khí, hyđrô, ôxy ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ thờng
9
Trang 122 Các thông số trạng thái của môi chất
Thông số trạng thái là những đại lợng vật lý có giá trị xác định ở một trạng thái xác
định nào đó Thông số trạng thái là hàm chỉ phụ thuộc vào trạng thái mà không phụ thuộc vào quá trình
Các thông số trạng thái cơ bản đó là: nhiệt độ, áp suất và thể tích riêng
Nhiệt độ là mức đo trạng thái nhiệt (nóng, lạnh) của vật
- Nhiệt độ bách phân dùng thang nhiệt bách phân (100 vạch, mỗi vạch ứng với 10) và
ký hiệu là 0C, 00C ứng với nhiệt độ nớc đá đang tan, và 1000C ứng với nhiệt độ nớc
đang sôi, ở áp suất p = 760 mmHg
- Nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt độ Kenvin), ký hiệu T, đơn vị đo 0K, 00K tơng ứng với nhiệt
độ thấp nhất của trạng thái vật chất mà trong đó các phân tử ngừng chuyển động
- Nội năng là hàm của nhiệt độ: u = u(T)
- Đơn vị : U ( J ); u ( J / kg)
e) Entrôpi
Entrôpi là là vi phân nhiệt lợng (dq) chia cho nhiệt độ tuyệt đối (T) của vật khi trao
đổi nhiệt cho ta vi phân hàm trạng thái
Trang 13b) Phân loại
Hệ nhiệt động bao gồm nhiều loại:
- Hệ kín là hệ trong đó trọng tâm của hệ không chuyển động, nh chất khí chứa trong bình kín, hoặc chu trình động có đốt trong
- Hệ hở là hệ trong đó trọng tâm của hệ có chuyển động, nh tuabin khí và máy nén, vì lợng khí đi vào và ra khỏi xi lanh
- Hệ đoạn nhiệt là hệ không trao đổi nhiệt với môi trờng
- Hệ cô lập là hệ không trao đổi nhiệt và công với môi trờng
Quá trình nhiệt động có hai trạng thái :
- Trạng thái cân bằng là trạng thái nhiệt động trong đó các thông số trạng thái của
hệ có giá trị đồng đều trong toàn bộ hệ và không thay đổi theothời gian nếu nh không
có tác động (nhiệt hoặc công) từ môi trờng phá vỡ trạng thái đó
- Trạng thái không cân bằng khi các thông số trạng thái có giá trị không đồng đều trong hệ
b) Phơng trình định luật nhiệt động
Dạng tổng quát
Giả sử môi chất trong hệ nhận lợng nhiệt Q từ môi trờng, năng lợng toàn phần của hệ
sẽ biến đổi một lợng ∆W = W2 – W1 và hệ sinh công ngoài Ln12 tác dụng tới môi trờng Theo định luật bảo toàn và biến hoá năng lợng ta có dạng tổng quát phơng trình
định luật nhiệt động (phơng trình cân bằng) sau :
Q = ∆W + Ln12 và q = ∆w + ln12
III Nội dung đo và nhận dạng các thông số trạng tháI động cơ
1 Làm sạch và nhận dạng các bộ phận bên ngoài động cơ
2 Lắp các đụng cụ đo áp suất, độ chân không vào ống nạp động cơ
3 Đo áp suất nén và nhiệt độ ban đầu của các xi lanh
4 Vận hành động cơ
5 Đo nhiệt độ và độ chân không của ống nạp động cơ
6 Tổng hợp các số liệu
11
Trang 14IV Câu hỏi và bài tập
1 Trong động cơ ôtô bao gồm những thông số trạng tháI nào ?
2 Quá trình nhiệt động và điều kiện để hình thành quá trình nhiệt động ?
3 (Bài tập) Đo các thông số trạng tháI của một động cơ.
tHựC HàNH nhận dạng các thông số trạng thái
I tổ chức chuẩn bị nơi làm việc
1 Mục đích:
- Rèn luyện kỹ năng kiểm tra các thông số trạng trái của động cơ nhiệt
- Nhận dạng các bộ phân của hệ thống của động cơ nhiệt
2 Yêu cầu:
- Kiểm tra chính xác, đúng quy trình và đúng yêu cầu kỹ thuật
- Nhận dạng đợc các thiết bị kiểm tra và các loại động cơ nhiệt
- Sử dụng dụng cụ hợp lý, chính xác
- Đảm bảo an toàn trong quá trình tháo, lắp
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, ngăn nắp, gọn gàng
3 Chuẩn bị:
a) Dụng cụ:
- Các thiết bị dùng nhận dạng của động cơ nhiệt và kiểm tra các thông số
- Dụng cụ tháo lắp, bảo dỡng động cơ nhiệt
- Khay đựng dụng cụ, chi tiết
- Bộ dụng cụ kiểm tra áp suất, độ chân không, nhiệt độ và thể tích
b) Vật t:
- Giẻ sạch
- Giấy nhám
- Nhiên liệu vận hành, rửa, dầu mỡ bôi trơn
- Các đầu nối, joăng đệm
- Tài liệu phát tay về các quy trình và tra cứu các yêu cầu kỹ thuật về kiểm tra và bảo dỡng động cơ nhiệt
- Bố trí nơi làm việc cho nhóm học viên đủ diện tích, ánh sáng và thông gió
II Quy trình thực hành nhận dạng và đo các thông số trạng thái
1 Nhận dạng dụng cụ kiểm tra các thông số trạng thái
- Nhận dạng cấu tạo của dụng cụ đo áp suất, độ chân không
- Nhận dạng cấu tạo dụng cụ đo nhiệt độ
2 Nhận dạng các loại động cơ nhiệt
- Quan sát và nhận dạng các bộ phận của động cơ ôtô
3 Thực tập sử dụng các dụng cụ đo áp suất và nhiệt độ
- Thực hành đo áp suất của các xi lanh động cơ
- Thực hành đo độ chân không của ống nạp và bơm chân không
- Thực hành đo nhiệt độ của động cơ
- Thực hành đo thể tích của các xi lanh động cơ
4 Tổng hợp số đo các thông số trạng thái của một động cơ
- Lập bảng tổng hợp các số liệu đo
12
Trang 15III thực hành đo các thông số trạng thái
1 Đo thể tích xi lanh và áp suất xi lanh động cơ
a) Đo thể tích một số xi lanh của động cơ
- Làm sạch bề mặt và bên ngoài các xi lanh
- Dùng pan me và thớc cặp
- Đo đờng kính xi lanh và chiều cao của xi lanh
- Tính đờng kính của xi lanh
b) Đo áp súât xi lanh cuối kỳ nén
- Tháo bugi hoặc vòi phun và lắp đồng hồ đo áp suất nén vào buồng cháy (động cơ xăng dùng đồng hồ áp suất có chỉ số đo lớn nhất đến1,5 Mpa, động cơ điêzen dùng
đồng hồ áp suất có chỉ số đo lớn nhất đến16,0 Mpa)
- Mở hết bớm ga, bớm gió và khởi động động cơ (hoặc quay trục khuỷu)
- Quan sát và ghi nhận các số đo áp suất trên đồng hồ
- Tổng hợp các giá trị đo áp suất nén của từng xi lanh
a)
b)
Hình 1-1 Đo áp suất nén của xi lanh
a- Các đồng hồ áp suất b- Đo áp suất nén động cơ
Trang 162 Đo nhiệt độ và độ chân không của ống nạp động cơ
- Dùng đồng hồ đo nhiệt độ chuyên dùng hoặc quan sát qua đồng hồ nhiệt độ động cơ
- Đo nhiệt độ ban đầu của động cơ khi cha khởi động
- Lắp chặt đầu nối đồng hồ đo chân không vào ống nạp
- Cho động cơ hoạt động ở chế độ chạy chậm (có độ chân không đạt lớn nhất)
- Quan sát đồng hồ đô chân không, đo nhiệt độ và ghi các giá trị đo
- Tổng hợp các giá trị đo của động cơ
1 Kiểm tra nhiệt độ và áp suất của ống nạp ở các chế độ làm việc của động cơ ?
II Yêu cầu cần đạt
1 Đo đợc nhiệt độ và áp suất của ống nạp ở các chế độ làm việc của động cơ
2 Lập đợc bảng tổng hợp các thông số nhiệt độ và áp suất ?
III Thời gian
- Sau 1 tuần nộp đủ các bài tập
Đồng hồ đo chân không
ống nạp động cơ
14
Trang 17Mục tiêu thực hiện:
1 Phát biểu đúng các khái niệm sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
4 Giải thích đợc sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
5 Nhận dạng và phân biệt đợc các dạng truyền nhiệt và chuyển pha các đơn chất
Nội dung chính:
1 Các khái niệm về truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
2 Các dạng truyền nhiệt
3 Chuyển pha của các đơn chất
4 Nhận dạng và phân biệt về truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất
Thể khí bao gồm hai loại:
- Khí thực : là mọi chất khí có trong tự nhiên, khí thực tạo nên từ các phân tử và nguyên tử, chúng có kích thớc và giữa chúng có lực tác dụng tơng hổ
- Khí lý tởng : là khí không có kích thớc và giữa chúng không có lực tác dụng tơng hổ,
nh : không khí, hyđrô, ôxy ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ thờng
II Sự CHUYểN PHA CủA CáC ĐƠN CHấT
1 Khái niệm
Khí thực có sự chuyển pha khi ở những điều kiện nhất định khí thực có thể ở một
trong ba pha : pha khí, pha lỏng, pha rắn hoặc cùng tồn tại hai hay ba pha với nhau
- Khí lý tởng khi bị nén không có sự chuyển pha, nghĩa là khí lý tởng không có pha lỏng hay pha rắn và trong tự nhiên không có khí lý tởng
15
Trang 18a) b)
Hình 2-1 Đồ thị pha p -ta) Đồ thị pha của CO2, b) Đồ thị pha của H2O
2 Sự chuyển pha của các đơn chất
- Điểm O gọi là điểm 3 pha, vật chất có thể tồn tại ở cả 3 pha : rắn, lỏng, hơi
- Điểm K gọi là điểm tới hạn (điểm giới hạn từ pha này chuyển sang pha khác)
Khi chuyển từ pha này sang pha khác, cần một lợng nhiệt nhất định gọi chung là nhiệt chuyển pha
b) Sự chuyển pha
Sự thăng hoa ng– ng kết
Tăng hoa là quá trình chuyển từ pha rắn sang pha hơi và ngợc lại quá trình chuyển
từ pha hơi sang pha rắn gọi là sự ngng kết Từ đồ thị pha p t ta thấy quá trình thăng hoa và ngng kết chỉ có thể xảy ra với áp suất và nhiệt dộ nhỏ hơn điểm 3 pha (O)
- Khi thăng hao môi chất nhận nhiệt, ngợc lại khi ngng kết môi chất nhả nhiệt
Sự nóng chảy - đông đặc
Nóng chảy là quá trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng, ngợc lại quá trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng gọi là sự đông đặc Để nóng chảy môi chất cần nhận nhiệt, và để đông đặc môi chất cần nhả nhiệt Từ đồ thị pha p t ta thấy nóng–chảy - đông đặc chỉ xảy ra ở áp suất lớn hơn áp suất của điểm 3 pha
Sự hoá hơi ng– ng tụ
Hoá hơi là quá trình chuyển từ pha lỏng sang pha hơi, ngợc lại quá trìmh chuyển từ pha hơi sang pha lỏng gọi là ngng tụ Khi hoá hơi môi chất nhận nhiệt, ngợc lại khi khi ngng tụ môi chất nhả nhiệt Nhiệt chuyển pha gọi là nhiệt hoá hơi, từ đồ thị pha
p t ta thấy hoá hơi ng– – ng tụ chỉ xảy ra ở áp suất lớn hơn áp suất điểm 3 pha và nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ nóng chảy (cùng áp suất) Với mọi chất, khi áp suất tăng, nhiệt độ hoá hơi ng– ng tụ tăng
- Hoá hơi có thể thực hiện bằng cách bay hơi hoặc sôi Bay hơi là sự hoá hơi chỉ xảy
ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng ở nhiệt độ, áp suất nào đó
- Sôi là quá trình hoá hơi không chỉ xảy ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng mà còn xảy ra trong thể tích của chất lỏng tại các bọt hơi Sôi chỉ xảy ra ở nhiệt độ xác định
16
Trang 19a) b)
Hình 2-2 Dẫn nhiệt qua vách phẳnga) Loại một lớp, b) Loại nhiều lớp
(ứng với áp suất đã cho), gọi là nhiệt độ bảo hoà hay nhiệt độ sôi Khi áp suất tăng , nhiệt độ sôi cũng tăng
- Hơi của các chất lỏng đợc sử dụng nhiều trong kỹ thuật Ví dụ nh hơi nớc, hơi của xăng, điêzen xaỷ ra trong thể tích xi lanh của các động cơ Hơi của các môi chất lạnh (nh NH3 ) đợc sử dụng trong các máy lạnh
III.truyền nhiệt
1 Truyền nhiệt
a) Khái niệm
Truyền nhiệt hay gọi là trao đổi nhiệt, để nghiên cứu các dạng và các quy luật trao
đổi nhiệt giữa các vật thể có nhiệt độ khác nhau
b) Phân loại truyền nhiệt
Sự trao đổi nhiệt giữa các vật là một quá trình phức tạp Vì vậy quá trình truyền nhiệt
đơc phân thành các dạng trao đổi nhiệt cơ bản sau :
- Trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt
- Trao đổi nhiệt bằng đối lu
- Trao đổi nhiệt bằng bức xạ
2 Dẫn nhiệt
a) Khái niệm
Dẫn nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt giữa các phần của vật hay giữa các vật có nhiệt độ khác nhau khi chúng tiếp xúc với nhau
- Ví dụ : cầm một thanh sắt một đầu đợc đốt nóng, sau một thời gian đầu thanh sắt
ta cầm cũng thấy nóng hay áp tay lên một vật nóng, tay ta cũng đợc nóng lên, đó là quá trình dẫn nhiệt
- Điều kiện để có sự truyền nhiệt : thì các vật phải có độ chênh lệch nhiệt độ và phải tiếp xúc với nhau
b) Phân loại dẫn nhiệt
Dẫn nhiệt qua vách phẳng
Vách phẳng là vách có chiều dài, chiều rộng lớn hơn chiều dày rất nhiều, trong đó
có một mặt vách được đốt nóng và mặt kia được làm nguội (như một tấm thép hay một bức tường )
- Dẫn nhiệt qua vách phẳng một lớp (hình 2 -2a)
Giả sử có vách phẳng dày δ, làm bằng vật liệu đồng chất và có hệ số dẫn nhiệt λ, nhiệt độ của các bề mặt vách tương ứng là tw1 và tw2 biết trước và không đổi (giả thiết
tw1 > tw2 )
Như vậy, trong trường hợp này nhiệt độ chỉ thay đổi theo hướng x và t = f (x), các mặt đẳmg nhiệt sẽ là các mặt song song vuông góc với trục x
17
Trang 20
a) b)
Hình 2-3 Dẫn nhiệt qua vách trụ a) Loại một lớp, b) Loại nhiều lớp
- Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp (hình 2 -2b)
Vách phẳng nhiều lớp là vách phẳng gồm nhiều lớp ghép chặt với nhau (nh tờng nhà gồm 3 lớp ; lớp vữa, lớp gạch và lớp vữa )
Giả sử có vách phẳng 3 lớp dày δ1, δ2, δ3, làm bằng vật liệu đồng chất và có hệ số dẫn nhiệt tơng ứng λ1, λ2, λ3, nhiệt độ của các bề mặt bên ngoài tương ứng tw1, tw4
không đổi, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc ép chặt nhau là tw2 và tw3
Qua sơ đồ dẫn nhiệt ta thấy quá trình dẫn nhiệt là ổn định và một chiều, nên mật
độ dòng nhiệt qua các lớp là bằng nhau
Nh vậy, đờng biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ qua vách phẳng một lớp là một đờng thẳng và qua nhiều lớp sẽ là một đờng gãy khúc
Dẫn nhiệt qua vách trụ
Vách trụ là vách có bề mặt cong bán kính r1 và r2 và chiều dài lớn hơn chiều dày rất nhiều, có hệ số dẫn nhiệt λ = const (không đổi)(như một ống thép hay một xi lanh
động cơ )
- Dẫn nhiệt qua vách trụ một lớp (hình 2 -3a)
Giả sử có vách trụ dày δ, làm bằng vật liệu đồng chất và có nhiệt độ của các bề mặt vách không đổi là tw1 và tw2 (giả thiết tw1 > tw2 )
Như vậy, trong trường hợp này sự thay đổi nhiệt độ theo phơng bán kính t = f (r), theo quy luật của đờng cong hàm lôgarit
- Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp
Vách trụ nhiều lớp là vách trụ gồm nhiều lớp ghép chặt với nhau (nh thân máy, xii lanh hoặc ổ trục và bạc lót trong động cơ )
Giả sử có vách trụ 3 lớp có bán kính r1, r2, r3, làm bằng vật liệu đồng chất và có
hệ số dẫn nhiệt tơng ứng λ1, λ2, λ3, nhiệt độ của các bề mặt bên ngoài tương ứng tw1,
tw4 không đổi, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc ép chặt nhau là tw2 và tw3
Qua sơ đồ dẫn nhiệt ta thấy quá trình dẫn nhiệt là ổn định và một chiều, nên mật
độ dòng nhiệt qua các lớp là bằng nhau
Nh vậy, đờng biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ qua vách trụ một lớp là một đờng cong logarit và qua nhiều lớp sẽ là đờng cong lôgarit liên tiếp có nhiệt độ giảm dần ra phía ngoài
18
Trang 213 Trao đổi nhiệt đối lu
b) Phân loại trao đổi nhiệt đối lu
Trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên
Trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện khi chất lỏng hay chất khí chuyển động tự nhiên Nguyên nhân gây ra chuyển động tự nhiên là do
độ chênh lệch mật độ chất lỏng hay chất khí giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau Chuyển động tự nhiên phụ thuộc vào bản chất các chất và độ chênh lệch nhiệt độ, nhiệt độ chênh lệch càng lớn thì độ chênh mật độ càng lớn và chuyển động tự nhiên càng mãnh liệt
- Ví dụ : Hiện tợng làm mát bằng nớc hoặc bằng không khí, nhờ có sự chênh lệch mật độ giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau gây ra sự chuyển động của các phần
tử các chất lỏng sát bề mặt vật rắn đợc đốt nóng hình thành các bọt hơi, lớn dần và giản nở, nhẹ hơn tách khỏi bề mặt vật rắn, chuyển động lên bề mặt thoáng và vỡ ra tạo ra hơi (nớc nóng nhẹ nổi lên trên, nớc nguội nặng hơn chìm xuống dới )
Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức (hình 2 -4)
Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện nhờ chuyển
động cỡng bức của chất lỏng hay chất khí
- Ví dụ : Hiện tợng làm mát bằng nớc hoặc bằng không khí trên ôtô, nhờ có bơm nớc hoặc quạt gió, tạo ra áp lực và gây ra sự chuyển động của các phần tử của nứơc hoặc không khí từ vùng có nhiệt độ cao tới vùng có nhiệt độ thấp
19
Trang 27Hình 2-4 Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức
Máy nén khí
Xi lanhVan ổn nhiệt
Trang 28Hình 2-5 Trao đổi nhiệt bằng bức xạ
4 Trao đổi nhiệt bằng bức xạ
a) Khái niệm
Trao đổi nhiệt bằng bức xạ là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện bằng sóng
điện từ
b) Đặc điểm trao đổi nhiệt bức xạ
- Quá trình dao động điện từ của các phân tử và nguyên tử, sinh ra khả năng bức xạ năng lợng biến thành nhiệt năng
- Khác với trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt và đối lu, cờng độ tao đổi nhiệt bức xạ không chỉ phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ mà còn phụ thuốc vào giá trị tuyệt đối nhiệt độ của các vật, nghĩa là quá trình đợc tiến hành ở nhiệt độ càng cao thì vai trò của trao đổi nhiệt bức xạ càng lớn
- Ví dụ : năng lợng bức xạ của mặt trời (57620C) đi qua các tầng khí ôzôn bị hấp thụ lớn, còn lại đợc truyền tới mặt đất thông
IV Nội dung nhận dạng các
dạng truyền nhiệt của động cơ
1 Làm sạch và nhận dạng động cơ làm mát bằng đối lu tự nhiên
2 Làm sạch và nhận dạng động cơ làm mát bằng đối lu cỡng bức
3 Vận hành động cơ
4 Quan sát sự truyền nhiệt của các loại động cơ
5 Đo nhiệt độ bên ngoài động cơ
6 Tổng hợp các số liệu
V Câu hỏi và bài tập
1 Khái niệm và đặc điểm của truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt ?
2 Khái niệm và đặc điểm của truyện nhiệt bằng đối lu ?
3 (Bài tập) GiảI thích các hiện tợng trao đổi nhiệt bằng đối lu?
26
Trang 29tHựC HàNH nhận dạng các dạng truyền nhiệt
I tổ chức chuẩn bị nơi làm việc
1 Mục đích:
- Rèn luyện kỹ năng kiểm tra nhận dạng và kiểm tra các dạng truyền nhiệt
- Nhận dạng các bộ phân của hệ thống của động cơ nhiệt
2 Yêu cầu:
- Kiểm tra chính xác, đúng quy trình và đúng yêu cầu kỹ thuật
- Nhận dạng và kiểm tra đợc các dạng truyền nhiệt
- Sử dụng dụng cụ hợp lý, chính xác
- Đảm bảo an toàn trong quá trình tháo, lắp
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, ngăn nắp, gọn gàng
3 Chuẩn bị:
a) Dụng cụ:
- Các loại động cơ nhiệt dùng nhận dạng và kiểm tra các dạng truyền nhiệt
- Dụng cụ tháo lắp, bảo dỡng động cơ nhiệt
- Khay đựng dụng cụ, chi tiết
- Bộ dụng cụ kiểm tra áp suất, độ chân không, nhiệt độ và thể tích
b) Vật t:
- Giẻ sạch
- Giấy nhám
- Nhiên liệu vận hành, rửa, dầu mỡ bôi trơn
- Các đầu nối, joăng đệm
- Tài liệu phát tay về các quy trình và tra cứu các yêu cầu kỹ thuật về kiểm tra và bảo dỡng động cơ nhiệt
- Bố trí nơi làm việc cho nhóm học viên đủ diện tích, ánh sáng và thông gió
II Quy trình thực hành nhận dạng các dạng truyền nhiệt
1 Nhận dạng các loại động cơ nhiệt
- Nhận dạng cấu tạo động cơ làm mát bằng đối lu tự nhiên
- Nhận dạng cấu tạo động cơ làm mát bằng đối lu cỡng bức
2 Nhận dạng các dạng truyền nhiệt
- Vận hành động cơ
- Quan sát và nhận dạng các dạng truyền nhiệt
3 Tổng hợp các dạng truyền nhiệt của động cơ
- Lập bảng tổng hợp
27
Trang 30III thực hành nhận dạng các loại động cơ nhiệt
- Tổng hợp các đặc điểm cấu tạo
Hình 2-6 Sơ đồ cấu tạo động cơ làm mát bằng nớc (loại cỡng bức)
Trang 31IV thực hành nhận dạng các dạng truyền nhiệt
1 Nhận dạng truyền nhiệt bằng đối lu tự nhiên
a) Loại động cơ làm mát bằng nớc
- Vận hành động cơ
- Quan sát hoạt động của hệ thống làm mát động cơ tĩnh tại, loại một hoặc hai xi lanh (xilanh, thân máy, nớc )
- Đo nhiệt độ của động cơ (khi bắt đâù khởi động, khi nớc bốc hơi )…
- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt
b) Loại động cơ làm mát bằng không khí
- Vận hành động cơ
- Quan sát hoạt động của hệ thống làm mát động cơ làm mát bằng không khí (xilanh, thân máy, cánh tản nhiệt )
- Đo nhiệt độ của động cơ (khi bắt đâù khởi động, khi cánh tản nhiệt toả nhiệt )…
- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt
- Quan sát sự hoạt động của hệ thống làm mát động cơ ôtô (xilanh, thân máy, bơm
n-ớc, quạt gió, két nn-ớc, van ổn nhiệt và các ống nớc )
- Đo nhiệt độ của động cơ (khi bắt đâù khởi động, khi nớc bắt đầu sôi )…
- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt
b) Loại động cơ làm mát bằng không khí
- Vận hành động cơ
- Quan sát các bộ phận của động cơ ôtô (xilanh, thân máy, quạt gió, các ống gió và các cánh tản nhiệt )
- Đo nhiệt độ của động cơ (khi bắt đâù khởi động, khi cánh tản nhiệt toả nhiệt )…
- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt
Bọt nớc nóng
giản nở lớn
Tốc độ dòng khí nóng tăng
Tốc độ dòng khí nguội chậm
Bọt nớc nguội
giản nở nhỏ
29
Trang 32Các bài tập mở rộng và nâng cao
i Tên bài tập
1 Cấu tạo và các dạng truyền nhiệt của động cơ ôtô ?
II Yêu cầu cần đạt
1 Đo đợc nhiệt độ ở các chế độ làm việc của động cơ
2 Lập đợc bảng tổng hợp các dạng truyền nhiệt của động cơ ôtô ?
III Thời gian
- Sau 1 tuần nộp đủ các bài tập
30
Trang 33Mục tiêu thực hiện:
1 Phát biểu đúng các khái niệm và phân loại của các qúa trình nhiệt động cơ bản
2 Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động cơ bản của máy nén khí
3 Nhận dạng và phân biệt đợc các các qúa trình nhiệt động cơ bản
Nội dung chính:
1 Các qúa trình nhiệt động cơ bản
2 Qúa trình nhiệt động của máy nén khí
3 Nhận dạng và phân biệt về các qúa trình nhiệt động cơ bản
b) Phơng trình của quá trình đa biến: pv n = const
n là chỉ số đa biến–
p là áp suất riêng của môi chất –
v là thể tích riêng của môi chất–
31
Trang 37Phơng trình trạng thái đầu và cuối: p1v1 = RT1 và p2v2 = RT2
T là nhiệt độ tuyệt đối của môi chất –
p là áp suất riêng của môi chất –
v là thể tích riêng của môi chất–
Ta có quan hệ giữa áp suất riêng và thể tích riêng:
c) Đờng biểu diễn của quá trình đoạn nhiệt (hình 3 -2)
Đờng biểu diễn quá trình đoạn nhiệt (p -v) là một đờng cong hybecbôn (rất dốc) và trên đồ thị T s là một đ– ờng thẳng thẳng đứng
3 Quá trình đẵng nhiệt
a) Khái niệm
35
