Bài giảng Nhiệt kỹ thuật: Chương 1 Một số khái niệm cơ bản và phương trình trạng thái của vật chất ở thể khí được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được những khái niệm cơ bản và phương trình trạng thái khí; áp dụng được phương trình trạng thái khí vào giải các bài tập trong nhiệt kỹ thuật.
TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ PVMTC NHIỆT KỸ THUẬT CHƯƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA VẬT CHẤT Ở THỂ KHÍ Giảng viên: ThS. PHẠM THỊ NỤ Email: nupt@pvmtc.edu.vn Mobile: 090.612.6254 ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT Chương 1: Một số khái niệm phương trình trạng thái vật chất thể khí MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 1: Sau học xong chương 1, người học có khả năng: Trình bày khái niệm phương trình trạng thái khí; Ø Áp dụng phương trình trạng thái khí vào giải tập nhiệt kỹ thuật Ø ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT NỘI DUNG CHƯƠNG 1.1 Thông số trạng thái 1.2 Quá trình nhiệt động 1.3 ThS PHẠM THỊ NỤ Phương trình trạng thái vật chất thể khí NHIỆT KỸ THUẬT 1.1 Thơng số trạng thái 1.1.1 Đối tượng nghiên cứu nhiệt động học kỹ thuật - Những quy luật biến đổi lượng mà chủ yếu nhiệt năng - Các biện pháp nhằm nâng cao hiệu biến đổi nhiệt năng - Cơ sở nhiệt động lực học định luật thực nghiệm: + Định luật nhiệt động I + Định luật nhiệt động II ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1.1 Thông số trạng thái 1.1.2 Hệ nhiệt động a Hệ thống nhiệt động - Là phần tách để nghiên cứu, phần cịn lại gọi mơi trường - Gồm có loại: hệ kín, hệ hở, hệ đoạn nhiệt hệ cô lập - Khái niệm hệ nhiệt động mang tính tương đối, phụ thuộc vào quan điểm người khảo sát ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1.1 Thông số trạng thái Hệ thống nhiệt động: - Hệ thống nhiệt động kín: Lượng chất mơi giới bên hệ thống trì không đổi, chất môi giới xuyên qua bề mặt ngăn cách hệ thống môi trường Ví dụ: máy lạnh - Hệ thống nhiệt động hở: Chất mơi giới vào, khỏi hệ thống, có nghĩa chất mơi giới xuyên qua bề mặt ranh giới Ví dụ: Động đốt trong, động phản lực, tua bin khí ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1.1 Thông số trạng thái Hệ thống nhiệt động: - Hệ thống nhiệt động đoạn nhiệt: trình hoạt động chất mơi giới hồn tồn khơng nhả nhiệt mơi trường không nhận nhiệt từ môi trường - Hệ thống nhiệt động cô lập: Chất môi giới mơi trường hồn tồn khơng trao đổi nhiệt lượng có nghĩa hệ thống khơng có trao đổi nhiệt công với môi trường ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1.1 Thông số trạng thái b Nguồn nhiệt - Bao gồm: nguồn nóng nguồn lạnh - Do ý nghĩa tương đối nên với nguồn, hệ thống nguồn nóng cịn hệ thống khác nguồn lạnh - Ví dụ: Đối với động đốt trong, mơi trường khơng khí xung quanh nguồn lạnh; cịn tủ lạnh mơi trường khơng khí xung quanh nguồn nóng ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1.1 Thông số trạng thái c Động nhiệt, bơm nhiệt máy lạnh - Động nhiệt (máy nhiệt thuận chiều ): biến đổi nhiệt → - Thuận chiều: + biểu diễn đồ thị, trình theo chiều kim đồng hồ + phát minh trước - Bơm nhiệt máy lạnh (máy nhiệt ngược chiều): biến đổi → nhiệt ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1.1 Thông số trạng thái 10 Động nhiệt - Là loại máy nhiệt dùng để sinh công - Trong loại máy này, chất môi giới vận chuyển nhiệt lượng theo chiều thuận từ nguồn nóng đến nguồn lạnh giãn nở sinh công ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1.3 Phương trình trạng thái vật chất thể khí - Vµ: thể tích kilomol môi chất, thay đổi theo trạng thái, điều kiện tiêu chuẩn (p = 760mmHg t = 0oC), - Tất khí lý tưởng tích 22,4m3, nghĩa là: Vµ = 22,4m3tc/kmol Chú ý: Các phương trình viết cho khí lý tưởng trạng thái cân bằng, với khí thực trạng thái khơng cân có sai số, tùy theo yêu cầu độ xác tính mà xét cho phép sử dụng hay không ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 42 1.3 Phương trình trạng thái vật chất thể khí Bài 5: Xác định thể tích riêng, khối lượng riêng khí N2 điều kiện tiêu chuẩn vật lý điều kiện áp suất dư 0,2 at, nhiệt độ 127oC Biết áp suất khí 760mmHg Biết µ=28 (thời gian làm 20 phút) A 0,8m3/kg; 1,25kg/m3; 0,98m3/kg; 1,02kg/m3 B 0,93m3/kg; 1,2kg/m3; 1m3/kg; 0,9kg/m3 C 0,73m3/kg; 1,2kg/m3; 1,01m3/kg; 0,9kg/m3 D 0,63m3/kg; 1,2kg/m3; 1,01m3/kg; 0,9kg/m3 ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 43 1.3 Phương trình trạng thái vật chất thể khí ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 44 1.3 Phương trình trạng thái vật chất thể khí Bài 6: Xác định thể tích 2kg khí O2 áp suất 4,157 bar, nhiệt độ 47oC Biết µ=32 (thời gian làm 10 phút) A 0,3m3 B 0,4m3 C 0,5m3 D 0,6m3 ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 45 1.3 Phương trình trạng thái vật chất thể khí ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 46 1.3 Phương trình trạng thái vật chất thể khí Bài 7: Xác định khối lượng 2m3 khí O2 áp suất 4,157 bar, nhiệt độ 47oC (thời gian làm phút) A 8kg B 9kg C 10kg D 11kg ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 47 1.3 Phương trình trạng thái vật chất thể khí ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 48 Tổng kết chương 49 v Những nội dung chính: • Thông số trạng thái + Nhiệt độ + Áp suất + Thể tích riêng khối lượng riêng + Entanpi • Q trình nhiệt động • Phương trình trạng thái vật chất thể khí ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT Tổng kết chương 50 Câu 1: Đơn vị sau đơn vị đo nhiệt độ: A Farenheit B Kenvin C Rankin D Farenheit, kenvin, rankin Câu 2: Trong hệ SI, đơn vị nhiệt độ là: E Độ Celcius F Độ Rankine G Độ Kelvin H Độ Fahrenheit ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT Tổng kết chương 51 Câu 3: Áp suất lực môi chất tác động lên A đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc B 1m3 C 1cm3 D 1dm3 Câu 4: Đơn vị sau đơn vị áp suất? E mH2O F mmHg G Kcal H Pa ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT Tổng kết chương 52 Câu 5: Trong hệ SI, đơn vị đo chuẩn thể tích riêng : A m3/kg B cm3/kg C cm3/g D m3/g Câu 6: Trong hệ SI, đơn vị khối lượng riêng : E kg/m2 F N/m3 G m3/kg H kg/m3 ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT Tổng kết chương 53 Câu 7: Yếu tố sau thông số trạng thái trực tiếp đo phải xác định tính tốn? A Entanpi B Nhiệt độ C Áp suất D Thể tích Câu 8: Khi cấp nhiệt thải nhiệt tất môi chất thay đổi trạng thái …… áp suất nhiệt độ khác nhau? E Nóng chảy F Hóa G Thăng hoa H Chuyển pha ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT Tổng kết chương 54 Câu 9: Hãy tính áp suất tuyệt đối bình ngưng tuabin biết đồng hồ baromet giá trị 1bar, đồng hồ manonet giá trị 5bar? A bar B bar C bar D bar Câu 10: 1kg khơng khí khơ có thành phần khối lượng N2 76,8%, O2 23,2% Xác định %V, , R? E 79%N2, 21%O2; 28,9;288 F 70%N2, 30%O2; 28,9;288 G 79%N2, 21%O2; 29;288 H 79%N2, 21%O2; 28;289 ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT Tổng kết chương 55 Bài tập nhà: làm từ 8-24 giấy A4 trang 11 trang 12 giáo trình Nhiệt kỹ thuật ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ PVMTC Thank You! WWW.PVMTC.EDU.VN Giảng viên: ThS. PHẠM THỊ NỤ Email: nupt@pvmtc.edu.vn Mobile: 090.612.6254 ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 56 ... THỊ NỤ 24 NHIỆT KỸ THUẬT 1. 1 Thông số trạng thái ThS PHẠM THỊ NỤ 25 NHIỆT KỸ THUẬT 1. 1 Thông số trạng thái ThS PHẠM THỊ NỤ 26 NHIỆT KỸ THUẬT 1. 1 Thông số trạng thái 27 Bài tập 1: Hãy đổi 0oC, 10 0oC... ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1. 1 Thông số trạng thái 12 Động nhiệt kiểu piston tịnh tiến (3 cấp) ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT 1. 1 Thông số trạng thái 13 Động nhiệt kiểu Tuabin ThS PHẠM THỊ NỤ... tập nhiệt kỹ thuật Ø ThS PHẠM THỊ NỤ NHIỆT KỸ THUẬT NỘI DUNG CHƯƠNG 1. 1 Thơng số trạng thái 1. 2 Q trình nhiệt động 1. 3 ThS PHẠM THỊ NỤ Phương trình trạng thái vật chất thể khí NHIỆT KỸ THUẬT 1. 1