Chương 2 CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN docx

Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 27- Chương 2 CÁC QUÁ TRÌNH NHI ỆT ðỘNG CƠ BẢN 2.1. Khái niệm 2.1.1. Hơi nước là 1 khí thực H ơi nước có rất nhiều ưu ñiểm so với các môi chất khác như có nhiều trong thiên nhiên, rẻ tiền và ñặc biệt là không ñộc hại ñối với môi trường và không ăn mòn thiết bị, do ñó nó ñược sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp. Hơi nước th ường ñược sử dụng trong thực tế ở trạng thái gần trạng thái bão hoà nên không thể bỏ qua thể tích bản thân phân tử và lực hút giữa chúng. Vì vậy, không thể dùng ph ương trình trạng thái lí tưởng cho hơi nước ñược. Phương trình trạng thái cho hơi nước ñược dùng nhiều nhất hiện nay là phương trình Vukalovich-novikov: ( ) 3 2 2 1 m a c p v b RT V T +           + − = −                Ở ñây : , , a b m là các hệ số ñược xác ñịnh bằng thực nghiệm. T ừ công thức này người ta ñã xây dựng bảng và ñồ thị hơi nước . 2.1.2 Quá trình hoá h ơi của nước N ước có thể chuyển từ thể lỏng sang thể hơi nhờ quá trình hoá hơi. Quá trình hoá h ơi có thể là bay hơi hoặc sôi. * Quá trình bay hơi: Quá trình bay hơi là quá trình hoá hơi chỉ xảy ra trên bề mặt thoáng chất lỏng, ở nhiệt ñộ bất kì. - ðiều kiện ñể xảy ra quá trình bay hơi : Muốn xảy ra quá trình bay hơi thì cần phải có m ặt thoáng. - ðặc ñiểm của quá trình bay hơi: Quá trình bay hơi xảy ra do các phân tử nước trên bề mặt thoáng có ñộng năng lớn hơn sức căng bề mặt và thoát ra ngoài, bởi vậy quá trình bay h ơi xảy ra ở bất kì nhiệt ñộ nào. - Cường ñộ bay hơi phụ thuộc vào bản chất và nhiệt ñộ của chất lỏng. Nhiệt ñộ càng cao thì t ốc ñộ bay hơi càng lớn. * Quá trình sôi: Quá trình sôi là quá trình hoá h ơi xảy ra cả trong lòng thể tích chất lỏng. - ðiều kiện ñể xảy ra quả trình sôi: Khi cung cấp nhiệt cho chất lỏng thì nhiệt ñộ của nó tăng lên và cường ñộ bay hơi cũng tăng lên, ñến một nhiệt ñộ xác ñịnh nào ñó thì hi ện tượng bay hơi xảy ra cả trong toàn bộ thể tích chất lỏng, khi ñó các bọt hơi xuất hiện cả trên bề mặt nhận nhiệt lẫn trong lòng chất lỏng, ta nói chất lỏng sôi. Nhiệt ñộ ñó ñược gọi là nhiệt ñộ sôi hay nhiệt ñộ bão hoà. - ðặc ñiểm của quá trình sôi: Nhiệt ñộ sôi phụ thuộc vào bản chất và áp suất của chất l ỏng ñó. Ở áp suất không ñổi nào ñó thì nhiệt ñộ sôi của chất lỏng không ñổi, khi áp suất chất lỏng càng cao thì nhiệt ñộ sôi càng lớn và ngược lại. 2.1.3 Quá trình ng ưng tụ Quá trình ng ược lại với quá trình sôi là quá trình ngưng tụ, trong ñó hơi nhả nhiệt và biến thành chất lỏng. Nhiệt ñộ của chất lỏng không thay ñổi suốt trong quá trình ng ưng tụ. Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 28- 2.2. Quá trình hóa hơi ñẳng áp 2.2.1 Mô tả quá trình Gi ả thiết nước bắt ñầu ở trạng thái O trên ñồ thị p-v và T-s (xem hình) có nhiệt ñộ t , thể tích riêng là v . Khi cung cấp nhiệt cho nước trong ñiêu kiện áp suất không ñổi p const = , nhiệt ñộ và thể tích riêng tăng lên. ðến nhiệt ñộ nào ñó thì nước bắt ñầu sôi, có thể tích riêng là ' v và các thông số trạng thái khác tương ứng là: u’, i’, s’, tr ạng thái sôi ñược biểu thị bằng ñiểm A s t ñược gọi là nhiệt ñộ sôi hay nhiệt ñộ bão hoà ứng với áp suất p . N ếu tiếp tục cấp nhiệt vẫn ở áp suất ñó thì cường ñộ bốc hơi càng tăng nhanh, nhi ệt ñộ của nước và hơi không thay ñổi và bằng s t . ðến một lúc nào ñó thì toàn bộ n ước sẽ biến hoàn toàn thành hơi trong khi nhiệt ñộ của hơi vẫn còn giữ ở nhiệt ñộ s t . H ơi nước ở trạng thái này ñược gọi là hơi bão hoà khô, ñược biễu diễn bằng ñiểm C. Các thông s ố tại ñiểm C ñược kí hiệu là v’’, u’’, i’’, s’’. Nhiệt lượng cấp vào cho 1 kg nước từ khi bắt ñầu sôi ñến khi biến thành hơi hoàn toàn ñược gọi là nhiệt ẩn hoá hơi, kí hi ệu là " ' r i i = − . N ếu ta cung cấp nhiệt cho hơi bão hoà khô vẫn ở áp suất ñó thì nhiệt ñộ và thể tích riêng của nó lại bắt ñầu tiếp tục tăng lên. Hơi nước ở nhiệt ñộ này gọi là hơi quá nhiệt. Các thông số hơi quá nhiệt kí hiệu là v, p, t, i, s. Hiệu số nhiệt ñộ của hơi quá nhi ệt và hơi bão hoà ñược gọi là ñộ quá nhiệt. ðộ quá nhiệt càng cao thì hơi càng gần với khí lí tưởng. V ậy ở áp suất p không ñổi, khi cấp nhiệt cho nước ta sẽ có các trạng thái O, A, C t ương ứng với nước chưa sôi, nước sôi và hơi bão hoà khô. Quá trình ñó ñược gọi là quá trình hoá hơi ñẳng áp. T ương tự như vậy, nếu cấp nhiệt ñẳng áp cho nước ở áp suất 1 p const = thì ta có các tr ạng thái tương ứng kí hiệu 1 1 1 , , O A C và ở áp suất p2 = const ta cũng có các ñiểm tương ứng là 2 2 2 , , O A C 2.2.2 Các ñường ñặc tính của nước Khi n ối các ñiểm O , 1 O , 2 O , 3 O ta ñược một ñường gọi là ñường nước ch ưa sôi, ñường này gần nhà thẳng ñứng, chứng tỏ thể tích riêng của nước rất ít phụ thu ộc vào áp suất. Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 29- Khi nối các ñiểm 1 2 3 , , , A A A A ta ñược một ñường cong biểu thị trạng thái nước sôi g ọi là ñường giới hạn dưới. Khi nhiệt ñộ sôi tăngthì thể tích riêng của nước sôi , v t ăng, do ñó ñường cong này dịch dần về phía bên phải khi tăng áp suất. Khi n ối các ñiểm 1 2 3 , , , C C C C ta ñược một ñường cong biểu thị trạng thái hơi bão hoà khô, g ọi là ñường giới hạn trên. Khi áp suất tăng thì thể tích riêng của hơi bão hoà khô giảm nên ñường cong này dịch về phía trái. ðường giới hạn trên và ñường giới hạn dưới gặp nhau tại ñiểm K , gọi là ñiểm tới hạn. Tr ạng thái tại ñiểm K gọi là trạng thái tới hạn, ñó chính là trạng thái mà không còn sự khác nhau giữa chất lỏng sôi và hơi bão hào khô. Các thông số tương ứng với trạng thái ñó ñược gọi là thông số tới hạn. *Ví d ụ: nước có 22,1 k p Mpa = , 374 o k t C = , 3 0.00326 / k v m kg = , 2156,2 / k i kj kg = , 4,43 / k s kj kg = ñộ. Hai ñường giới hạn trên và dưới chia ñồ thị làm 3 vùng. Vùng bên trái ñường giới hạn d ưới là vùng nước chưa sôi, vùng bên phải ñường giới hạn trên là vùng hơi quá nhiệt, còn vùng giữa hai ñường giới hạn là vùng hơi bão hoà ẩm. Trong vùng bão hoà ẩm thì nhiệt ñộ và áp suất không còn là thông số ñộc lập nữa. ứng với nhiệt ñộ sôi, môi chất có áp suất nhất ñịnh và ngược lại ở một áp suất xác ñịnh, môi chất có nhiệt ñộ sôi tương ứng. Vì vậy, ở vùng này muốn xác ñịnh trạng thái c ủa mỗi chất phải dùng thêm một thông số nữa gọi là ñộ khô x hay ñộ ẩm y của h ơi,( 1 y x = − ). N ếu xét G kg hỗn hợp hơi và nước (hơi ẩm), trong ñó gồm h h x n h G G x G G G = = + ho ặc ñộ ẩm: n n h G y G G = + Như vậy ta thấy: Trên ñường giới hạn dưới lượng hơi 0 h G = , do ñó ñộ khô 0 x = , ñộ ẩm 1 y = . Còn trên ñường giới hạn trên, lượng nước ñã biến hoàn toàn toàn thành h ơi nên 0 n G = nghĩa là ñộ khô 1 x = , ñộ ẩm 0 y = và giữa hai ñường giới hạn có ñộ khô: 0 1 x < < . 2.3. Xác ñịnh các thông số trạng thái của nước và hơi bảo hòa Cũng như hơi của các chất lỏng khác, hơi nước là một khí thực, do ñó không thể tính toán theo phương trình trạng thái của khí lí tưởng ñược. Muốn tính toán chúng c ần phải sử dụng các ñồ thị hoặc bảng số ñã ñược lập sẵn cho từng loại hơi. 2.3.1. Các b ảng và xác ñịnh thông số trạng thái của nước * B ảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt: ðể xác ñịnh trạng thái môi chất ta cần biết hai thông số trạng thái ñộc lập. Trong vùng nước chưa sôi và vùng hơi quá nhiệt, nhiệt ñộ và áp suất là hai thông số ñộc lập, do ñó bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ñược xây dựng theo hai thông số này. Bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ñược trình bày ở phần phụ lục, bảng này cho phép xác ñịnh các thông số trạng thái , , v i s của nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ứng v ới một áp suất và nhiệt ñộ xác ñịnh nào ñó. T ừ ñó ñịnh ñược: Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 30- u i pv = − * Bảng nước sôi và hơi bão hòa khô: Khi môi chất có trạng thái trong vùng giữa ñường giới hạn dưới (ñường nước sôi) và ñường giới hạn trên (ñường hơi bão hào khô) thì nhiệt ñộ và áp suất không còn là hai thông số ñộc lập nữa, vì vậy muốn xác ñịnh trạng thái của môi chất thì cần biết thêm một thông số khác nữa. ðộ khô cũng là một thông số trạng thái. Nước sôi có ñộ khô 0 x = , hơi bão hòa khô có ñộ khô 1 x = , như vậy trạng thái của môi chất trên các ñường giới hạn này sẽ ñược xác ñịnh khi biết thêm một thông số trạng thái nữa là áp suất p hoặc nhiệt ñộ t . Chính vì v ậy các thông số trạng thái khác của nước sôi và hơi bão hòa khô có thể ñược xác ñịnh bằng bảng nước sôi và hơi bão hoà khô theo áp suất hoặc nhiệt ñộ. B ảng “nước sôi và hơi bão hòa khô” có thể cho theo p hoặc t , ñược trình bày trong ph ần phụ lục, cho biết các thông số trạng thái của nước sôi ( ' v , ’, ’ i s ), hơi bão hòa khô ( ”, ”, ” v i s ) và nhiệt ẩn hoá hơi r theo áp suất hoặc theo nhiệt ñộ. Khi môi chất ở trong vùng hơi ẩm, các thông số trạng thái của nó có thể ñược tính theo các thông s ố trạng thái tương ứng trên các ñường giới hạn và ñộ khô x ở cùng áp su ất. Vi d ụ: Trong 1kg hơi ẩm có ñộ khô x , sẽ có x kg hơi bão hòa khô với thể tích ” v và ( ) 1- x kg nước sôi với thể tích ’ v . Vậy thể tích riêng của hơi ẩm sẽ là: ( ) ( ) ” 1- ’ ’ ” – ’ x v xv x v v x v v = + = + Nh ư vậy, muốn xác ñịnh các thông số trạng thái của hơi ẩm có ñộ khô x ở áp suất p , tr ước hết dựa vào bảng “nước sôi và hơi bão hòa khô” ta xác ñịnh các thông số ’, ’, ’ v i s của nước sôi và ”, ”, ” v i s của hơi bão hòa khô theo áp suất p , sau ñó tính các thông s ố tương ứng của hơi ẩm theo công thức: ( ) ' '' - ' x x Φ = Φ + Φ Φ Trong ñó: + x Φ là thông số trạng thái của hơi bão hòa ẩm có ñộ khô x (ví dụ , , x x x v i s ), + ' Φ là thông số trạng thái ’, ’, ’ v i s của nước sôi tương ứng trên ñường x=0 + '' Φ là thông số trạng thái ”, ”, ” v i s của hơi bão hòa khô tương ứng trên ñường 1 x = ở cùng áp suất. 2.3.2. ðồ thị T-s và i-s của hơi nước Các b ảng hơi nước cho phép tính toán các thông số trạng thái với ñộ chính xác cao, tuy nhiên vi ệc tính toán phức tạp và mất nhiều thời giờ. ðể ñơn giản việc tính toán, ta có thể dùng ñồ thị của hơi nước. Dựa vào ñồ thị có thể xác ñịnh các thông số còn lại khi biết 2 thông số ñộc lập với nhau. ðối với hơi nước, thường dùng các ñồ thị T-s, i-s. * ðồ thị T -s của hơi nước: ðồ thị T-s của hơi nước ñược biểu thị trên hình, trục tung của ñồ thị biễu diễn nhiệt ñộ, trục hoành biểu diễn entropi. Ở ñây các ñường ñẳng áp trong vùng nước chưa sôi g ần như trùng với ñường giới hạn giới 0 x = (thực tế nằm trên ñường 0 x = ), trong vùng hơi bão hoà ẩm là các ñường thẳng song song với trục hoành và trùng với ñường ñẳng nhiệt, trong vùng hơi quá nhiệt là các ñường cong lõm ñi lên. Các ñường ñộ khô không ñổi xuất phát từ ñiểm K ñi tỏa xuống phía dưới. ðồ thị T-s ñược xây dựng cho vùng hơi bão hòa và vùng hơi quá nhiệt. Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 31- * ðồ thị i-s của hơi nước: Theo ñịnh luật nhiệt ñông thứ nhất ta có q i l = ∆ − , mà trong quá trình ñẳng áp 0 dp = do ñó 0 l = , vậy 2 1 q i i i = ∆ = − . Nghĩa là trong quá trình ñẳng áp, nhiệt lượng q trao ñổi bằng hiệu entanpi, vì vậy ñồ thị i-s sử dụng rất thuận tiện khi tính nhi ệt lượng trong quá trình ñẳng áp. ðồ thị i-s của hơi nước ñược biểu diễn trên hình d ưới, trục tung biễu diễn entanpi, trục hoành biễu diễn Entropi, ñược xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm. ðồ thị gồm các ñường: ðường ñẳng áp ( p const = ) trong vùng hơi ẩm là các ñường thẳng nghiêng ñi lên, trùng với ñường ñẳng nhiệt tương ứng; trong vùng hơi quá nhiệt là các ñường cong lõm ñi lên. ðường ñẳng nhiệt trong vùng hơi ẩm trùng với ñường ñẳng áp, là những ñường th ẳng nghiêng ñi lên, trong vùng hơi quá nhiệt là những ñường cong lồi ñi lên và càng xa ñường 1 x = thì càng gần như song song với trục hoành. ðường ñẳng tích dốc h ơn ñường ñẳng áp một ít. ðường ñộ khô x const = là chùm ñường cong xuất phát t ừ ñiểm K ñi xuống phía dưới. Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 32- 2.4. Các quá trình nhiệt ñộng của hơi nước 2.4.1. Quá trình ñẳng tích v const = Quá trình ñẳng tích của hơi nước ñược biễu diễn bằng ñường 1-2 trên ñồ thị i-s hình 5.4. Tr ạng thái ñầu ñược biểu diễn bằng ñiểm 1, là giao ñiểm của ñường 1 ons p c t = với ñường 1 t const = . Các thông số còn lại 1 1 1 , , i s v ñược xác ñịnh bằng cách ñọc các ñường , i s và v ñi qua ñiểm 1. Tr ạng thái cuối ñược biễu diễn b ằng ñiểm 2, ñược xác ñịnh bằng giao ñiểm của ñường 2 1 v v const = = và ñường 2 p const = , từ ñó xác ñịnh các thông s ố khác như ñối với ñiểm 1 - Công c ủa quá trình: 0 dl pdv = = vì 0 dv = , hay: 0 l = - Bi ến thiên nội năng: ( ) ( ) ( ) 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 - – – – – – u i p v i p v u i i v p p ∆ = ⇒ ∆ = - Nhi ệt lượng trao ñổi trong quá trình: q u l u = ∆ + = ∆ 2.4.2. Quá trình ñẳng áp Quá trình ñẳng áp của hơi nước ñược biểu diễn bằng ñường 1-2 trên ñồ thị i–s hình 5.5. Trạng thái ñầu ñược biễu diễn bằng ñiểm 1, là giao ñiểm của ñường 1 p const = với ñường 1 t const = . Các thông số còn lại 1 i , 1 s , 1 v ñược xác ñịnh bằng cách ñọc các ñường i , s và v ñi qua ñiểm 1. Trạng thái cuối ñược bi ểu diễn bằng ñiểm 2, ñược xác ñịnh bằng giao ñiểm của ñường 2 1 p p const = = với ñường 2 x const = , từ ñó xác ñịnh các thông s ố khác nhà ñối với ñiểm 1. - Công của quá trình: ( ) 2 1 2 1 v v l pdv p v v = = − ∫ - Bi ến thiên nội năng: ( ) 2 1 2 1 – – – u i i p v v ∆ = - Nhi ệt lượng trao ñổi: 2 1 - q u l i i = ∆ + = 2.4.3. Quá trình ñẳng nhiệt Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 33- Quá trình ñẳng nhiệt của hơi nước ñược biểu diễn b ằng ñường 1-2 trên ñồ thị i-s hình 5.6. Trạng thái ñầu ñược bi ểu diễn bằng ñiểm 1, là giao ñiểm của ñường 1 t và 1 x . Các thông số còn lại 1 v , 1 i , 1 s ñược xác ñịnh bằng cách ñọc các ñường v , i , s ñi qua ñiểm 1. Trạng thái cuối ñược biễu diễn bằng ñiểm 2, là giao ñiểm của ñường 2 p với ñường 2 1 t t const = = , từ ñó xác ñịnh các thông số khác nhà ñối với ñiểm 1. - Biến thiên nội năng: 2 1 2 2 1 1 – – ( – ) u i i p v p v ∆ = - Nhiệt lượng trao ñổi trong quá trình: ( ) 2 1 2 1 s s q Tds T s s = = − ∫ - Công c ủa quá trình: - l q u = ∆ 2.4.4. Quá trình ñoạn nhiệt Quá trình ñoạn nhiệt của hơi nước ñược biễu diễn bằng ñường 1-2 trên ñồ thị i-s hình 5-7. Trong quá trình này, 0 dq = nếu 0 ds = . Trên ñồ thị T-s và i-s quá trình ñoạn nhi ệt là một ñoạn thẳng song song với tr ục tung có s const = . - Nhi ệt lượng trao ñổi : 0 dq = hay 0 q = , do ñó: dq ds T = - Công và bi ến thiên nội năng: 2 1 2 2 1 1 - – ( - ) l u i i p v p v = ∆ = 2.5. Các quá trình của không khí ẩm 2.5.1. Không khí ẩm 2.5.1.1. ðịnh nghĩa và tính chất của không khí ẩm Không khí ẩm (khí quyển) là một hỗn hợp gồm không khí khô và hơi nước. Không khí khô là h ỗn hợp các khí có thành phần thể tích: Nitơ khoảng 78%; Oxy: 20,93%; Carbonnic và các khí trơ khác chiếm khoảng 1%. Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 34- Hơi nước trong không khí ẩm có phân áp suất rất nhỏ (khoảng 15 ñến 20 mmHg), do ñó ở nhiệt ñộ bình thường thì hơi nước trong khí quyển là hơi quá nhiệt, ta coi nó là khí lý t ưởng. Như vậy, có thể coi không khí ẩm là một hỗn hợp khí lý tưởng, có thể sử dụng các công thức của hỗn hợp khí lý tưởng ñể tính toán không khí ẩm, ngh ĩa là: - Nhiệt ñộ không khí ẩm : = kk h T T T = - Áp su ất không khí ẩm: kk h p p p = = - Thể tích V : kk h V V V = + Khối lượng G : kk h G G G = + 2.5.1.2. Phân lo ại không khí ẩm Tu ỳ theo lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm, ta chia chúng ra thành 3 lo ại: * Không khí ẩm bão hoà: Không khí ẩm bão hòa là không khí ẩm mà trong ñó lượng hơi nước ñạt tới giá trị l ớn nhất max G G = . Hơi nước ở ñây là hơi bão hòa khô, ñược biễu diễn bằng ñiểm A trên ñồ th ị T-s hình 6.9. * Không khí ẩm chưa bão hòa: Không khí ẩm chưa bão hòa là không khí ẩm mà trong ñó lượng hơi nước chưa ñạt t ới giá trị lớn nhất max G G < , nghĩa là còn có th ể nhận thêm một lượng hơi nước nữa mới tr ở thành không khí ẩm bão hòa. Hơi nước ở ñây là hơi quá nhiệt, ñược biểu diễn bằng ñiểm B trên ñồ thị T-s hình 6.9 * Không khí ẩm quá bảo hòa: Không khí ẩm quá bão hòa là không khí ẩm mà trong ñó ngoài lượng hơi nước l ớn nhất max G , còn có thêm một lượng nước ngàng nữa chứa trong nó. Hơi nước ở ñây là h ơi bão hòa ẩm. Nếu cho thêm một lượng hơi nước nữa vào không khí ẩm bão hòa thì sẽ có một lượng chừng ñó hơi nước ngưng tụ lại thành nước, khi ñó không khí ẩm bão hòa trở thành không khí quá bão hòa. Ví d ụ: Sương mù là không khí ẩm quá bão hòa vì trong ñó có các giọt nước ngưng tụ. T ừ ñồ thị hình 6.9 ta thấy, có thể biến không khí ẩm chưa bão hòa thành không khí ẩm bão hòa bằng hai cách: + Gi ữ nguyên nhiệt ñộ không khí ẩm h t const = , tăng phân áp suất của hơi nước từ h p ñến max h p (quá trình BA1). Áp suất max h p là áp suất lớn nhất hay còn gọi là áp suất bão hòa. Ngh ĩa là tăng lượng nước trong không khí ẩm chưa bão hòa ñể nó trở thành không khí ẩm bão hòa. Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 35- + Giữ nguyên áp suất hơi h p const = , giảm nhiệt ñộ không khí ẩm từ h t ñến nhiệt ñộ ñọng sương s t (quá trình BA2). Nhiệt ñộ ñọng sương s t là nhiệt ñộ tại ñó hơi ngưng tụ l ại thành nước. 2.5.1.3. Các ñại lượng ñặc trưng cho không khí ẩm * ðộ ẩm tuyệt ñối: ðộ ẩm tuyệt ñối là khối lượng hơi nước chứa trong 3 1 m không khí ẩm. ðây c ũng chính là khối lượng riêng của hơi nước trong không khí ẩm. 3 , / h h G kg m V ρ   =   * ðộ ẩm tương ñối: ðộ ẩm tương ñối ϕ là tỷ số giữa ñộ ẩm tuyệt ñối của không khí chưa bão hòa h ρ và ñộ ẩm tuyệt ñối của không khí ẩm bão hòa max h ρ ở cùng nhiệt ñộ. max h h ρ ϕ ρ = Từ phương trình trạng thái của không khí ẩm chưa bão hòa: h h h p V G R T = và bão hòa: max maxh h h p V G R T = , suy ra: h h h h G p V R T ρ = = Và: ax ax ax h m h m h m h G p V R T ρ = = Chia v ế theo vế của hai pt trên: ax max h h m h p p ρ ϕ ρ = = Vì max 0 ê 0 100% h h p p n n ϕ ≤ ≤ ≤ ≤ . Không khí khô có 0 ϕ = , không khí ẩm bão hòa có 100% ϕ = . ðộ ẩm thích hợp nhất cho sức khỏe ñộng vật là ( ) 40 75 % ϕ = ÷ , cho bảo quản l ạnh thực phẩm là 90%. * ðộ chứa hơi d: ðộ chứa hơi d là lượng hơi chứa trong 1kg không khí khô hoặc trong ( ) 1 d kg + không khí ẩm. [ ] ; / h k G d kgh kgK G = T ừ phương trình trạng thái khí lí tưởng viết cho hơi nước và không khí khô, ta có: à h k h k h k p V p V G v G R T R T = = thay th ế các giá trị G vào pt trên, ta ñược: [ ] 8314,18 0,622 / 29,8314 h k h h k h k h p R p p d kgh kgK p R p p p = = = − * Entanpi c ủa không khí ẩm Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 36- Entanpi của không khí ẩm bằng tổng entanpi của không khí khô và entanpi của hơi nước chứa trong ñó. Trong kĩ thuật thường tính entanpi của 1kg không khí khô và d kg hơi nước chứa trong ( ) 1 d kg + không khí ẩm, kí hiệu là i : [ ] . , / k h i i d i kJ kgK = + Trong ñó: + k i - en tanpi của 1kg không khí khô, k pk i C t = , mà 1 / pk C kJ kgK = vậy k i t = ; + h i - entanpi của hơi nước, nếu không khí ẩm chưa bão hoà thì hơi nước là hơi quá nhi ệt có 2500 2500 1,9 h ph i C t t = + = + ; Cu ối cùng ta có: ( ) ( ) 2500 + 1,93 ; / I t d t kJ kgK = + 2.5.1.4. ðồ thị i-d ðể giải các bài toán về không khí ẩm, ngoài việc tính toán theo các công thức, chúng ta có thể giải bằng ñồ thị i-d. ðồ thị i-d ñược biểu diễn trên hình 6.10, có trục là entanpi của không khí ẩm [kJ/kgK], trục hoành là ñộ chứa hơi [ ] / d g kgK . Trục i và d không vuông góc với nhau mà t ạo với nhau một góc 0 135 , ñồ th ị gồm các ñường sau: + ðường i const = là ñường thẳng nghiêng ñi xuống v ới góc nghiêng 0 135 ; + ðường d const = là ñường thẳng ñứng; + ðường t const = trong vùng không khí ẩm chưa bão hòa là các ñường thẳng nghiêng ñi lên. + ðường ons c t ϕ = trong vùng không khí ẩm chưa bão hòa ở nhiệt ñộ ( ) s t t p < là các ñàờng cong lồi, trong vùng nhiệt ñộ ( ) s t t p > là ñường thẳng ñi lên. + ðường 100% ϕ = chia ñồ thị thành hai vùng phía trên là không khí ẩm chưa bão hòa, vùng phía d ưới là không khí ẩm quá bão hòa. + ðường phân áp suất hơi nước h p const = là ñường thẳng nghiêng ñi lên ñược dựng theo quan hệ (6-46), ñơn vị ño h p là mmHg. Tr ạng thái không khí ẩm ñược xác ñịnh khi biết hai trong các thông số , , , i d t ϕ . . . . Khi ñã xác ñịnh ñược trạng thái của không khí ẩm trên ñồ thị i-d, ta có thể xác ñịnh ñược các thông số còn lại. 2.5.2. Các quá trình c ủa không khí ẩm 2.5.2.1.Quá trình s ấy Quá trình s ấy là quá trình làm giảm ñộ ẩm của vật muốn sấy. Môi chất dùng ñể sấy thường là không khí ẩm chưa bão hòa hoặc sản phẩm cháy của nhiên liệu, về [...]... bình ch a 5 Tương t như quá trình hút, quá trình ñ y cũng không ph i là quá trình nhi t ñ ng, tr ng thái c a khí không thay ñ i và có áp su t p2 nhi t ñ t2 , th tích riêng v2 Quá trình ñ y ñư c bi u di n trên ñ th b ng quá trình 2- b 2. 8 .2. 2 Công tiêu th c a máy nén m t c p lí tư ng Như ñã phân tích trên quá trình hút a-1 và quá trình n p 2- b không ph i là quá trình nhi t ñ ng, các thông s không thay... là quá trình nén ti n t i quá trình ñ ng nhi t - 46- Chương 2 Các quá trình nhi t ñ ng cơ b n Nhi t ñ khí vào các c p ñ u b ng nhau và b ng T1 , nhi t ñ khí ra kh i các c p ñ u b ng nhau và b ng T2 , nghĩa là: T1 = T2 và T2 = T4 Áp su t khí ra kh i c p nén trư c b ng áp su t khí vào c p nén sau, nghĩa là: p2 = p3 và p4 = p5 Trong trư ng h p t ng quát, ta coi quá trình nén là ña bi n và s mũ ña bi n các. .. hình 6.8, bao g m: + a-1 là quá trình hút khí vào xilanh I (c p 1) áp su t p1 , + 1 -2- quá trình nén khí trong xilanh I t áp su t p1 ñ n p2 , + 2- 3’ - quá trình ñ y khí vào bình làm mát trung gian B, nhi t ñ khí gi m t T2 xu ng ñ n T2 , + 3’-3- quá trình hút khí t bình làm mát vào xilanh II (c p 2) , + 3-4 là quá trình nén khí trong xi lanh II t áp su t p2 ñ n p1 , + 4-b là quá trình ñ y khí vào bình ch... Suy ra: 2 2 − ω 12 i1 − i2 = lkt 12 = 2 V i ng tăng t c thì thông thư ng 2 ≫ ω1 nên có th coi i1 − i2 = lkt = ñ t i ti t di n ra là: - 40- 2 2 , khi ñó t c 2 Chương 2 Các quá trình nhi t ñ ng cơ b n 2 = 2lkt = 2 (i1 − i2 ) k −1      p2  k  k  ⇒ 2 RT1 1−      p1   k −1      2. 6 .2. 5 T c ñ t i h n và áp su t t i h n Khi lưu ñ ng qua ng tăng t c nh d n v i t c ñ ñ u vào nh hơn âm... trình ti t lưu Khi ti t di n I-I cách xa ti t di n II-II, qua quá trình ti t lưu các thông s c a môi ch t s thay ñ i như sau: - Áp su t gi m: ∆p = p2 - p1 < 0 - 42- Chương 2 Các quá trình nhi t ñ ng cơ b n - Entropi tăng: ∆s = s2 - s1 > 0 - Entanpi khôngñ i: ∆i = i2 - i1 = 0 - T c ñ dòng không ñ i: ∆ω = 2 − ω1 = 0 2. 8 Quá trình nén khí 2. 8.1 Các lo i máy nén Máy nén khí là máy ñ nén khí ho c hơi ñ n áp... b t ñ u chuy n - 43- Các quá trình nhi t ñ ng cơ b n Chương 2 ñ ng t ph i sang trái, van hút 3 ñóng l i, khí trong xi lanh b nén l i và áp su t b t ñ u tăng t p1 ñ n p2 Quá trình nén là quá trình nhi t ñ ng, có th th c hi n ñ ng nhi t, ño n nhi t ho c ña bi n ñư c bi u di n trên ñ th b ng các quá trình tương ng là 1- 2T , 1- 2k , 1- 2n Khi khí trong xilanh ñ t ñư c áp su t p2 thì van x 4 s m ra,... nén chính là công tiêu th cho quá trình nén khí 1 -2 N u ta coi là quá trình nén là lí tư ng, thu n ngh ch thì công c a quá trình nén ñư c tính theo công th c: p2 lkt = −∫ vdp p1 + N u quá trình nén là ñ ng nhi t 1- 2T , nghĩa là n = 1 và v = RT , công c a máy nén p s là: 2 l = −∫ RT 1 dp p p = −RT ln 2 = RT ln 1 ,[ J / kg ] p p1 p2 + N u quá trình nén là ño n nhi t 1- 2k , nghĩa là n = k và pv k =.. .Chương 2 Các quá trình nhi t ñ ng cơ b n nguyên t c hoàn toàn gi ng nhau, ñây ta kh o sát quá trình s y dùng không khí làm môi ch t s y Quá trình s y ñư c chia làm hai giai ño n: Giai ño n c p nhi t cho không khí và giai ño n không khí s y nóng v t s y và hút m t v t s y Quá trình s y ñư c bi u di n trên hình 6-11 Không khí t tr ng thái 1 ñư c c p nhi t theo quá trình 1 -2 nhi t ñ tăng t1 ñ n t 2. .. n dp =− ( p2 v2 − p1v1 ), [ J / kg ] n −1 p 2 1 - 44- Chương 2 Các quá trình nhi t ñ ng cơ b n ho c: ho c: n    p2 n−1  n    l =− p1v1   −1 , [ J / kg ]    p1   n −1   n    p2 n−1  n  −1 , [ J / kg ] l =− RT1      p1   n −1     Công c a máy nén ñư c bi u di n b ng di n tích a12b trên ñ th p-v, ph thu c vào quá trình nén T ñ th ta th y: n u quá trình nén... vào b n ch t c a ch t khí V i khí 2 nguyên t k = 1, 4 thì βk = 0, 528 Khi thay β b i βk thì t c ñ t i h n ñư c xác ñ nh: 2 = 2 k −1   k RT1 1 − βk k    k −1 k −1 k    2  k k +1   k 2k   RT1 1 −  RT1 ⇒ 2 = 2 =    k −1 k +1   k + 1    2. 6 .2. 6 Lưu lư ng c c ñ i Lưu lư ng c a dòng lưu ñ ng ñư c xác ñ nh t i ti t di n ra f 2 c a ng: fω G= 2 2 v2 Khi áp su t t i ti t di n ra . Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 32- 2. 4. Các quá trình nhiệt ñộng của hơi nước 2. 4.1. Quá trình ñẳng tích v const = Quá trình. Chương 2 Các quá trình nhiệt ñộng cơ bản - 27 - Chương 2 CÁC QUÁ TRÌNH NHI ỆT ðỘNG CƠ BẢN 2. 1. Khái niệm 2. 1.1. Hơi nước là