Tài liệu Phần 1. Nhiệt động kỹ thuật doc

 Môn học thuộc khối kiến thức cơ sở  Sinh viên khối kỹ thuật MỞ ĐẦU 1. Vị trí môn học và đối tượng nghiên cứu 2. Nội dung môn học Phần 1. Nhiệt động kỹ thuật  Chuyển hóa nhiệt năng  Thiết bị nhiệt Phần 2. Cơ sở truyền nhiệt  Quy luật truyền nhiệt  Thiết bị trao đổi nhiệt Phần 1. Nhiệt động kỹ thuật  Chương 1. Một số khái niệm cơ bản  Chương 2. Định luật nhiệt động 1  Chương 3. Định luật nhiệt động 2  Chương 4. Chu trình nhiệt động Chương I. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ TRẠNG THÁI VẬT CHẤT Ở THỂ KHÍ I.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN I.1.1. Thiết bị nhiệt Chức năng của nó là biến nhiệt năng thành các dạng năng lượng khác: cơ năng, điện năng… hoặc truyền tải nhiệt giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau. I.1.2.1. Động cơ nhiệt 21 QLQ += I.1.2. Phân loại Nhận nhiệt Q 1 từ nơi có nhiệt độ cao, biến nhiệt thành công L, phần còn lại thải ra nguồn có nhiệt độ thấp hơn Q 2 I.1.2.2. Máy lạnh, bơm nhiệt 12 QLQ =+ I.1.2.3. Nhóm các thiết bị khác L L Q 1 = L + Q 2 Q 2 Q 1 = L + Q 2 Q 2 Phòng ấm (T d : 30 0 C) Môi trường ( T d : 5 0 C) Kho lạnh (T d : - 30 0 C) Nguyên lý và chức năng của thiết bị lạnh và bơm nhiệt I.1.3. Khái niệm về môi chất (chất môi giới) I.1.4. Nguồn nhiệt Để truyền tải, trao đổi, chuyển hoá nhiệt năng ngoài hệ thống thiết bị nhất thiết phải có một chất trung gian gọi là chất môi giới hay môi chất. Nguồn nhiệt là các đối tượng trao đổi nhiệt trực tiếp với chất môi giới. Nguồn có nhiệt độ thấp gọi là nguồn lạnh; nguồn có nhiệt độ cao hơn gọi là nguồn nóng. I.1.5. Hệ thống nhiệt động - Hệ thống kín - Hệ thống hở - Hệ thống đoạn nhiệt - Hệ thống cô lập Hệ thống nhiệt động là tập hợp các đối tượng được tách ra để nghiên cứu về tính chất nhiệt động của chúng, phần còn lại gọi là môi trường. I.2. THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA MÔI CHẤT I.2.1. Định nghĩa thông số trạng thái Ở một trạng thái nhất định môi chất có những thông số vật lý có trị số hoàn toàn xác định. Các thông số này là hàm đơn trị của trạng thái; độ biến thiên của chúng chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào tính chất quá trình. Các thông số đó được gọi là các thông số trạng thái của môi chất. [...]... định là 00C Ở trạng thái nước sôi, ấn định là 1000C Trong khoảng (0÷100) ta chia làm 100 phần bằng nhau mỗi phần là 10C Sau khi đã có thang đo người ta mới chế tạo các loại nhiệt kế để đo nhiệt độ  Thang đo nhiệt độ tuyệt đối (Kelvil):oK Cơ sở để xây dựng thang đo: dựa vào mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ chuyển động trung bình của nguyên tử, phân tử vật chất mϖ T= 3k k - hằng số Bonzman; k = 1,3805.10-23... b Thành phần hỗn hợp:  Thành phần khối lượng: gi Thành phần khối lượng của một chất khí i trong hỗn hợp là tỷ số giữa khối lượng của chất khí đó (Gi) với khối lượng của hỗn hợp G gi=Gi/G ; % G = G1 + G2 +…+ Gi+ …+ Gn=∑Gi  Thành phần thể tích: ri Thành phần thể tích của một chất khí trong hỗn hợp là tỷ số giữa phân thể tích của chất khí đó Vi với thể tích của hỗn hợp V Ta ký hiệu thành phần thể tích... của chất khí -Khái niệm: Nội năng = nội động năng + nội thế năng Với 1(kg) môi chất-Kí hiệu là u(J/kg) Với G(kg) môi chất-Kí hiệu là U=G.u(J) Như vậy: u=ut+uv ut- Nội động năng; uv-Nội thế năng -Xác định biến thiên nội năng: ∆u=u2-u1 Khí lý tưởng với mọi quá trình: du=Cvdt Cv- Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích Với khí lý tưởng Cv=const nên ∆u=Cv∆T e Entanpi -Nhiệt hàm -Khái niệm: i=u+pv (J/kg) hoặc...∆Φ1 ∆Φ2 Trạng thái đầu Trạng thái cuối ∆Φ3 ∆Φ= ∆Φ1 =∆Φ2= ∆Φ3 =Φcuối- Φđầu I.2.2 Các TSTT của môi chất a Nhiệt độ  Khái niệm - Đặc trưng cho tính nóng lạnh của vật - Đặc trưng cho tốc độ chuyển động của các phân tử: mϖ 2 T= 3k  Thang đo nhiệt độ Thang đo nhiệt độ bách phân (Cencius):oC Chọn chất để xây dựng thang đo: Nhà bác học Cellcious đã chọn nước nguyên chất ở áp suất tiêu... niệm: i=u+pv (J/kg) hoặc h=u+pv I=G.i= U+pV (J) - Xác định biến thiên entanpi: ∆i=i2-i1 Khí lý tưởng với mọi quá trình: di=Cpdt Cp- Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp Với khí lý tưởng Cp=const nên ∆i=Cp∆T f Entropi dq ds = T dq - Nhiệt lượng của quá trình;(J/kg) T - Nhiệt độ của chất khí (0K) I.3 Phương trình trạng thái chất khí I.3.1 Khái niệm Một trạng thái của môi chất được xác định bởi các thông... P, T, G, V Khí a: o Khí b: x o x o x o x x o x o x o o o o o o o x x x x x x P, T, Ga, Va V=Va+Vb P, T, Gb, Vb  Thành phần mol: ri=mi/m Vi=mi.Vµi V=m.Vµ Vµi= Vµ ri=mi/m=Vi/V  Thành phần áp suất: Định luật Dantol: p=p1+p2+…+pi+…+pn m i Vi pi ri = = = m V p  Quan hệ giữa các thành phần: Gi gi = = G Vi G i / µi ri = = n V ∑ Gi / µi ri µ i n ∑rµ i i =1 i i =1 I.3.4 PTTT của khí thực PT Vander Walls:... bằng độ lớn 10R bằng 5/9 độ lớn của 10C và bằng 5/9 độ lớn 10K - Ở trạng thái nước đá đang tan: t = 00C, T = 2730K, T = 320F = 4620R ( ) 5 o 5 o t C = T K − 273 = t F − 32 = T R − 273 9 9 o o  Cách đo nhiệt độ b Áp suất chất khí  Khái niệm áp suất F  N  p = ;  S  m2    Hệ thống đơn vị đo Hệ thống Pascal(Pa) 1Pa=1N/m2; 1kPa=103Pa; 1MPa=106Pa Hệ thống bar 1Bar=105Pa  Hệ thống atmosphere (at) . tải nhiệt giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau. I .1. 2 .1. Động cơ nhiệt 21 QLQ += I .1. 2. Phân loại Nhận nhiệt Q 1 từ nơi có nhiệt độ cao, biến nhiệt. thống Pascal(Pa) 1Pa=1N/m 2 ; 1kPa =10 3 Pa; 1MPa =10 6 Pa  Hệ thống bar 1Bar =10 5 Pa  Hệ thống atmosphere (at) 1at=0,981Bar 1kG/cm 2 =1( at)  Hệ thống