Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 1 - Ngô Phi Mạnh

Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 1: Các khái niệm cơ bản cung cấp cho người học các kiến thức: Các khái niệm cơ bản, phương trình trạng thái khí lý tưởng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

BÀI GIẢNG

KỸ THUẬT NHIỆT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CN NHIỆT – ĐIỆN LẠNH

Đà Nẵng 2018

Thông tin liên lạc

Họ và tên: Ngô Phi Mạnh

Địa chỉ email:

manhnguyen4188@gmail.com

Khoa CN Nhiệt – Điện lạnh

Tầng 2, khu A, phòng A216

Môn học chia làm 2 phần lớn:

Tài liệu tham khảo

1 Cơ sở Kỹ thuật Nhiệt , Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú

Bài

2 tập Cơ sở Kỹ thuật Nhiệt , Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú

Nhiệt

3 Kỹ thuật , PGS.TS Nguyễn Bốn, PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

4 Kỹ thuật nhiệt , PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng, TS Thái Ngọc Sơn.

Fundamentals of thermal

5 -fluid science , Y A Çengel

Tài liệu tham khảo

Phần 1

Nhiệt động học

KỸ THUẬT NHIỆT

CHƯƠNG 1:

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 cứu các qui luật biến đổi năng lượng (Nhiệt-công)

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Nhà máy nhiệt điện, động cơ đốt trong,…

Máy lạnh

Đối tượng nghiên cứu

 = max

 =  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

1 Trạng thái:

 Tập hợp các thông số xác định tính chất vật lý của 1 HNĐ tại

một thời điểm t nào đó

 Các thông số trạng thái cơ bản: p, t, v

 Các hàm trạng thái: u, i, s.

2 Các thông số trạng thái cơ bản

a Áp suất tuyệt đối:

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

S

F

p 

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

Áp suất

khí quyển

Kí hiệu: pk

pk = 760mmHg

( áp suất khí quyển chuẩn)

Thay đổi theo độ cao, điều

kiện thời tiết

áp suất đềuthể hiện ápsuất này

Áp suất chân không

Nếu p< pk:

pck = pk – pDụng cụ đo:Chân không

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Áp suất khí quyển tại những độ cao khác nhau

Nguồn: https://www.engineeringtoolbox.com/standard-atmosphere-d_604.html

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Áp suất khí quyển và

nhiệt độ kk tại những

độ cao khác nhau

Nguồn: NASA (1976)

b Nhiệt độ tuyệt đối (T)

- 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, K

m - Khối lượng phân tử, kg

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

3

 2





c Thể tích riêng và khối lượng riêng

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

ρ  1 

d Nội năng (hàm trạng thái)

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

- Trong nhiệt động học:

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

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

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

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

du = Cv.dT => Δu = Cv(T2 –

Cv – Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích

Trong đó: Cp – Nhiệt dung riêng đẳng áp

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

di = Cp.dT => Δi = Cp(T2 – T1)

f Entropi, s

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

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 Nhiệt và Công

2 Công, l [kJ/kg]

trường khi có chuyển động.

2 1

V V S

pdv L

pdV L

( 2 1

2

1

p p S

vdp G

Gl

vdp l

δ

p

p

kt kt

2 Phương trình trạng thái khí lý tưởng (Claperon)

a Viết cho 1kmol khí

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

T - Nhiệt độ tuyệt đối, [k]

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

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

1.2 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KLT

p.Vμ = Rμ.T

1 Nhiệt dung riêng

a Định nghĩa : là nhiệt lượng  tăng nhiệt độ của một đơn vị đo lường vật chất lên 1 độ trong một quá trình nhiệt động.

 là NDR trong một khoảng nhiệt độ nào đó.

1.3 Nhiệt dung riêng của chất khí

dt G

Q C

.





dt V

Q C

' 

dt M

Q C

.



 

G, V, M là khối lượng [kg], thể tích tiêu chuẩn [m3], khối lượng mol [kg/kmol]

q dt

q

2 Quan hệ giữa Cp, Cv và cách tính

C

C 



p p

C

C 

BÀI TẬP THỰC HÀNH

2 The basic barometer can be used to measure the height

of a building If the 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

1 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 1011J of energy

In practical terms, the complete fission of 1 kg of uranium-235 releases 6,73 10 10 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