KĨ THUẬT NHIỆT - ĐIỆN

BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN SINH VIÊN HỌC MÔN KĨ THUẬT NHIỆT - ĐIỆN DÀNH CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC - CAO ĐẲNG , CÁC BÀI TẬP CÓ SẴN ĐỂ GIÚP CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG - ĐẠI HỌC TỰ RÈN LUYỆN HỌC TẬP TẠI NHÀ

PHẦN KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NGÀNH DỆT MAY 1.1 CÁC LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 1.2 CÁC LOẠI ĐÈN CHIẾU SÁNG HẠ ÁP KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Khí cụ điện (KCĐ) thiết bị điện dùng để : đóng cắt, điều khiển, kiểm tra, tự động điều khiển, khống chế đối tượng điện không điện bảo vệ chung trường hợp cố Khí cụ điện có nhiều chủng loại với chức năng, nguyên lý làm việc kích cỡ khác nhau, dùng rộng rải lĩnh vực sống 1.1 CÁC LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 1.1.1 Cầu dao, Cầu chì CẦU DAO KHÁI NIỆM CHUNG Cầu dao loại KCĐ đóng, cắt mạch điện tay lưới điện hạ áp CẤU TẠO CẦU DAO Đế nhựa Sứ Cực động đồng Cực tĩnh đồng KÝ HIỆU CẦU DAO CD CC a c Kí hiệu cầu dao a Hai cực b.Có cầu chảy c.Ba cực d.Ba cực ngả b d ỨNG DỤNG CẦU DAO Cầu dao thiết bị Điện có tác dụng đóng – ngắt mạch điện có cường độ trung bình nhỏ Khác với cơng tắc, cầu dao ngắt đồng thời dây pha dây trung hịa Ngồi cầu dao cịn sử dụng để chuyển nguồn điện, đảo chiều quay đông điện (1 pha pha) Cầu dao khơng có chức tự động đóng ngắt mạch điện có cố ngắn mạch tải CẦU CHÌ Cầu chì loại khí cụ điện bảo vệ mạch điện, tự động cắt mạch điện có cố , ngắn mạch  Cơng dụng: Dây cầu chì tạo thành từ nhiều kim loại nóng chảy, đặc điểm lớn dễ nóng chảy kim loại Khi có cố q tải, ngắn mạch dây cầu chì nóng chảy trước tiên cắt nguồn điện Các thiết bị điện, đường dây điện tránh bị chập mạch, hỏng hóc đảm bảo an toàn, tránh tai nạn điện cho người CẤU TẠO CẦU CHÌ Cấu tạo chung cầu chì dây chì mắc nối tiếp với hai đầu dây dẫn mạch điện Vị trí lắp đặt cầu chì sau nguồn điện tổng trước phận mạch điện, mạng điện cần bảo vệ thiết bị điện,… Các thành phần lại bao gồm: hộp giữ , chấu mắc, nắp ,… thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì mục đích thẩm mỹ CÁC U CẦU CỦA CẦU CHÌ  Các phần tử cầu chì dây chảy dùng để cắt mạch điện cần bảo vệ thiết bị dập hồ quang sau dây chảy đứt Yêu cầu cầu chì sau :  Đặc tuyến ampe - giây cầu chì cần phải thấp đặc tính thiết bị bảo vệ  Khi có ngắn mạch cầu chì phải làm việc có chọn lọc theo trình tự CÁC U CẦU CỦA CẦU CHÌ    Đặc tính cầu chì phải ổn định Công suất thiết bị bảo vệ tăng, cầu chì phải có khả cắt cao Việc thay dây chảy phải dễ dàng tốn thời gian KÝ HIỆU CỦA CẦU CHÌ MỘT SỐ CẦU CHÌ ỨNG DỤNG CỦA CẦU CHÌ - - Cầu chì sử dụng rộng rãi để bảo vệ ngắn mạch, tải đường dây tải điện phòng học, nhà ở, phân xưởng sản xuất… Bảo vệ ngắn mạch, tải bảng mạch điện tử máy may, ti vi tủ lạnh… 1.1.2 APTOMAT KHÁI NIỆM CHUNG Aptomat TBĐ tự động cắt mạch điện có cố , dùng để bảo vệ cho mạch điện có cố tải, ngắn mạch, sụt áp, truyền cơng suất ngược Ngồi cịn cịn dùng để đóng mở cho mạch điện khơng thường xuyên đóng mở Trong tiếng Anh thiết bị đóng cắt Circuit Breaker (viết tắt CB) Aptomat có chức bảo vệ tải ngắn mạch hệ thống điện Một số dịng Aptomat có thêm chức bảo vệ chống dòng rò gọi aptomat chống rò hay aptomat chống giật PHÂN LOẠI  Phân theo kết cấu    Loại cực Loại hai cực Loại ba cực  Phân theo thời gian tác động   Tác động không tức thời Tác động tức thời PHÂN LOẠI  Phân loại theo công dụng bảo vệ  Dòng cực đại  Dòng cực tiểu  Áp cực tiểu  Áptômát bảo vệ công suất điện ngược  Áptômát vạn (chế tạo cho mạch có dịng điện lớn thơng số bảo vệ chỉnh định được) loại khơng có vỏ lắp đặt trạm biến áp lớn  Áptơmát định hình: bảo vệ q tải rơle nhiệt, bảo vệ điện áp rơle điện từ, đặt vỏ nhựa PHÂN LOẠI Phân loại theo chức năng: - Aptomat thường (bảo vệ tải, ngắn mạch): MCB, MCCB - Aptomat chống rò: RCCB (Residual Current Circuit Breaker – aptomat chống dòng rò dạng tép), RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection – aptomat chống dòng rò bảo vệ tải dạng tép), ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker – aptomat chống dòng rò bảo vệ tải dạng khối)  Cấu tạo Aptomat   Aptomat (MCB hay MCCB) thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm hồ quang) ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, sau tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang cháy tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm Cấu tạo Aptomat CẤU TẠO CỦA APTOMAT Đầu nối Đế Buồng dâp hồ quang Tiếp điểm tĩnh Cơ cấu truyền động Cần điều khiển Rơle nhiệt Phần tử bảo vệ ( RI) 10 ii Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp Giải hệ phương trình ta tìm mật độ dòng nhiệt nhiệt độ tiếp xúc lớp: q tw1  tw4 1     1 2 3  tw1  tw4 R1  R2  R3 1 1   t w3  t w2  q  tw4  q 2 3 tw2  tw1  q 4.7a 4.7b 4.7c ii Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp Đối với vách phẳng n lớp: q tw1  t( n 1) n i i  i  tw1  tw(n+1) n 4.8 R i i Nếu hệ số dẫn nhiệt lớp khơng đổi quy luật thay đổi nhiệt độ lớp giống vách phẳng lớp Đường biểu diễn thay đổi to vách phẳng nhiều lớp đường gẫy khúc 142 4.3.2 Dẫn nhiệt qua vách trụ VẤN ĐỀ CẦN TRAO ĐỔI Mơ hình Nghiên cứu Kết luận DẪN Dẫn nhiệt qua vách trụ lớp NHIỆT Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp QUA VÁCH TRỤ 9/9/2019 143 4.3.2 Dẫn nhiệt qua vách trụ i Dẫn nhiệt qua vách trụ lớp Giả sử có vách trụ làm vật liệu đồng chất đẳng hướng có hệ số dẫn nhiệt λ = const (hình 4.4), chiều dài vách lớn nhiều chiều dày vách, bán kính vách trụ tương ứng r1 r2 Bề mặt bề mặt vách trụ có nhiệt độ khơng đổi tw1 tw2 (tw1 > tw2) i Dẫn nhiệt qua vách trụ lớp Ta cần biết phụ thuộc t = f(r) dòng nhiệt truyền qua vách trụ Tại bán kính r ta tách mặt đẳng nhiệt cách khoảng dr Theo đl Fourier, dòng to truyền qua bề mặt vách trụ bk r ch-dài l là: dt dr Q dr dt   2 l r Q   2 rl Tách biến ta có: Tích phân hai vế ta Q t ln r  C 2 l 144 i Dẫn nhiệt qua vách trụ lớp t Q 2 l ln r  C Do đó: Hắng số tích phân C xác định từ điều kiện biên sau: Khi r = r1, t = tw1=  Q 2 l C  tw1  ln r1  C Q 2 l ln r1 i Dẫn nhiệt qua vách trụ lớp Do đó: Q  2l  t w1  tw   2l  tw1  t w  4.11 r2 d2 ln ln r1 d1 Dòng nhiệt qua bề mặt tương ứng với đơn vị chiều dài vách trụ bằng: Q 2  tw1  tw  ql   ; W/m 4.12 d2 l ln d1 ql   tw1  tw  ; W / m 2 ln d2 d1 145 i Dẫn nhiệt qua vách trụ lớp d m.o K ln ; Ký hiệu: Rl  2 d1 W (a) Rl – Nhiệt trở dẫn nhiệt đơn vị chiều dài vách trụ Khi đó: tw1  tw ql  ; W/m Rl 4.13 PHIẾU HỌC TẬP 14 1- Tự học Bài tập: Vách buồng sấy xây hai lớp: Lớp gạch đỏ có độ dày 350 mm, có hệ số dẫn nhiệt 0,7 W/m.K; lớp nỉ bọc ngồi có hệ số dẫn nhiệt 0,465 W/m.K Nhiệt độ mặt tường buồng sấy 1100C Nhiệt độ mặt tường bên 300C a Xác định chiều dày lớp nỉ bọc để tổn thất nhiệt qua vách buồng sấy không vượt 110 W/m2 b Tính nhiệt độ tiếp xúc hai lớp tổn thất nhiệt qua vách 110 W/m2 146 Hướng dẫn giải: a Quá trình dẫn nhiệt ổn định chiều nên mật độ dòng nhiệt qua vách nhau: q1 = q2 = q = 110 W/m2 b Xác định chiều dày lớp nỉ bọc: Theo cơng thức tính mật độ dịng nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp ta suy cơng thức tính chiều dày lớp nỉ t  t (t  t )   q  w1 w3     w1 w   2 1  1   q  1 2 110  30 2    110  0, 35  0, 465  0,190 m 0,  c Theo cơng thức tính nhiệt độ truyền qua vách phẳng lớp ta tính nhiệt độ mặt tiếp xúc lớp nỉ gạch tw  t w1  q t w  110  110 1 1 0,35  70, o C 0, δ2= 0,190 m q = 110 W/m2 tw2 = 70,7oC 147 PHIẾU HỌC TẬP 14 Nội dung - Tìm hiểu ứng dụng phương pháp trao đổi nhiệt qua vách trụ Yêu cầu - Đọc tài liệu - Làm tập giáo viên giao nhà Hướng dẫn - SV đọc tài liệu [3] từ trang 95 đến 110 - Làm tập giáo viên giao nhà ngành may PHIẾU HỌC TẬP 14 Câu hỏi ơn tập Trình bày dẫn nhiệt ổn định qua vách phẳng nhiều lớp? 148 SƠ ĐỒ TƯ DUY Dẫn nhiệt ổn định qua vách phẳng Hoàn thành kiến thức cho học Dẫn nhiệt ổn định qua vách phẳng 149 i Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp Giả sử có vách trụ gồm ba lớp (hình ) Các lớp làm vật liệu đồng chất đẳng hướng có hệ số dẫn nhiệt, đường kính lớp d1, d2, d3 , nhiệt độ bề mặt ngồi tw1, tw4 khơng đổi Các lớp ép sát nhau, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc lớp tw2, tw3, nhiệt độ chưa biết i Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp Vì trình dẫn nhiệt ổn định chiều nên ta có: ql   tw1  tw  ln d2 d1 21 t  t  ql  w2 w3 d ln 22 d t  t  ql  w3 w4 d ln 23 d3 Giải hệ phương trình ta tìm giá trị ql nhiệt độ tiếp xúc lớp tw2, tw3 150 i Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp Giải hệ phương trình ta tìm giá trị ql nhiệt độ tiếp xúc lớp tw2, tw3  tw1  tw4  ql  21 ln Hay: ql  d d2 d 1  ln  ln d1 22 d 23 d3  tw1  tw4  Rl1  Rl  Rl d ln ; o C tw2  tw1  ql 21 d1 d d 1 tw3  tw2  ql ln  tw4  ql ln 22 d 23 d3 i Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp Sự thay đổi nhiệt độ vách trụ nhiều lớp biểu diễn đường cong logarit Nếu vách trụ gồm n lớp ta viết: ql t t    d ln  2 d w1 w(n+1) n i 1 i i t   w1  tw(n+1)  n ; w/m 4.15 R i 151 PHIẾU HỌC TẬP 15 1- Tự học Bài tập: Một ống dẫn có đường kính d1/d2 = 500/600 mm bọc lớp cách nhiệt có chiều dầy n=40 mm, hệ số dẫn nhiệt n = 0,20 W/m.K, hệ số dẫn nhiệt ống 0,93 W/m.K Nhiệt độ ngồi ống ln ổn định 2500C 500C a Xác định tổn thất nhiệt qua m chiều dài ống nhiệt độ mặt tiếp xúc hai lớp b Tính nhiệt độ lớp ống điểm xn = n/2 Hướng dẫn giải Tính nhiệt độ mặt ngồi vách Từ cơng thức tính mật độ dịng nhiệt truyền qua vách trụ lớpt:w1  t w3 ql = 21 ln d d2  ln n W/m d1 2n d Với d1 = 0,5 m; d2 = 0,6 m; dn = d2 + 2n = 0,6+2.0,04 = 0,68m; => ql = 1529,01 W/m 152 PHIẾU HỌC TẬP 15 q1 =q2 =ql = 1529,01 W/m tw2 = tw1 - ql 21 ln d2 d1 0,6 1529 , 01 ln = 250 2 0,93 0,5 = 202,29 C - Nhiệt độ lớp ống d’2= d 2' ln( ) t1 = tw1 – 21 d1 q1 = 250 – d1  d 2 = 0,55m 1529, 01 0,55 ln( = )225 0C 2 0,93 0,5 PHIẾU HỌC TẬP 15 - Nhiệt độ điểm xn = => d’n = d2 + t2 = tw2 – n  n= 0,6 + 0,04 = 0,64m d n' ln( ) 2n d2 q2 = 202,290C – 1529,01 0,64 ln( =) 123,76 0C 2 0,2 0,6 153 PHIẾU HỌC TẬP 15 1- Tự học Bài tập: Vách lò nung làm lớp, lớp thứ thép có chiều dầy 100 mm, bên ngồi bọc lớp cách nhiệt chiều dầy 250 mm, nhiệt độ ngồi ln ổn định 800 0C 40 0C Biết hệ số dẫn nhiệt thép 50 W/m.k, lớp cách nhiệt thứ 0,06 W/m.k, lớp cách nhiệt thứ hai 0,12 W/m.k a Xác định mật độ dòng nhiệt truyền qua vách tổn thất nhiệt 10 m2 vách b Tính nhiệt độ bề mặt lớp tiếp xúc Hướng dẫn giải Bài làm: a Tính mật độ dịng nhiệt Q trình dẫn nhiệt ổn định chiều nên mật độ dòng nhiệt qua vách nhau: q1 = q2 = q3 = q W/m2 t1  t4 800  40 q   121, W / m 1   0,35 0, 25 0, 25     50 0,12 0,12 1 2 3 b Tính tổn thất nhiệt 10 m2 vách Q= q.S = 121,6.10 = 1216 W 154 c Tính nhiệt độ bề mặt lớp tiếp xúc tw2, tw3 t w  tw1  q tw3  t w2  q 1 0,1  800  121,  799,8 o C 1 50 2 0, 25  799,8  121,  293,3 o C 2 0,12 PHIẾU HỌC TẬP 15 Nội dung Yêu cầu Hướng dẫn Dẫn nhiệt ổn Đọc tài - SV đọc tài liệu [2] định qua từ trang 101 đến 105 liệu vách trụ lớp, nhiều lớp 155 Hoàn thành kiến thức cho học Dẫn nhiệt ổn định qua vách trụ 156 ... d. Ba cực ngả b d ỨNG D? ??NG CẦU DAO Cầu dao thiết bị Điện có tác d? ??ng đóng – ngắt mạch điện có cường độ trung bình nhỏ Khác với cơng tắc, cầu dao ngắt đồng thời d? ?y pha d? ?y trung hịa Ngồi cầu dao... APTOMAT 15 ỨNG D? ??NG CỦA APTOMAT - - Sử d? ??ng phổ biến cơng trình d? ?n d? ??ng, lắp đặt gia đình, cơng trình lớn: khách sạn, nhà hàng hộ chung cư…giúp bảo vệ an toàn cho người sử d? ??ng Sử d? ??ng công nghiệp:... tính cầu chì phải ổn định Công suất thiết bị bảo vệ tăng, cầu chì phải có khả cắt cao Việc thay d? ?y chảy phải d? ?? d? ?ng tốn thời gian KÝ HIỆU CỦA CẦU CHÌ MỘT SỐ CẦU CHÌ ỨNG D? ??NG CỦA CẦU CHÌ - -