3/26/2018 1 School of Mechanical Engineering VIỆN CƠ KHÍ Chapter 4 Energy Analysis of Closed System Bảo toàn năng lượng cho hệ kín Định luật nhiệt động 1 cho hệ kín CONTENTS Công thay đổi thể tích ([.]
3/26/2018 School of Mechanical Engineering VIỆN CƠ KHÍ Chapter 4: Energy Analysis of Closed System Bảo toàn lượng cho hệ kín Định luật nhiệt động cho hệ kín - CONTENTS Công thay đổi thể tích (Moving boundary work) - Ứng dụng cho máy có chuyển động tịnh tiến (reciprocating machines) động đốt trong, máy nén khí; Tính cơng giãn nở cho q trình, chu trình, đồ thị cơng; Cân lượng hệ kín; Nội năng, enthalpy, nhiệt dung riêng khí lý tưởng (hệ kín); Nội năng, enthalpy, nhiệt dung riêng chất lỏng, chất rắn 3/26/2018 Closed systems Khơng có trao đổi mơi chất với mơi trường; Ví dụ: Piston-Cylinder đ/cơ đốt trong: - Giả thiết q trình nạp khí sạch/thải khí cháy triệt tiêu khối lượng: mass(in) = air + fuel = mass(out) = exhaust gas - Quá trình cháy thay trình cấp nhiệt (Qin ); - Quá trình thải thay trình thải nhiệt (Qout ) 4.1 Cơng thay đổi thể tích Piston-Cylinder: Áp suất P; Diện tích A; Piston dịch chuyển ds Công tạo ra: Nhận xét: = = = Dấu phụ thuộc vào dV, dV dương (giãn nở) cơng dương; dV âm (nén) công âm; Phổ biến thiết bị piston-cylinder (internal combustion engines, displacement compressors, …) 3/26/2018 Công giãn nở - đồ thị cơng Q trình giãn nở (expansion) 1-2; Công giãn nở: = → = Nhận xét: Cơng thay đổi thể tích diện tích phía đường trình đồ thị P-V Đồ P-V gọi đồ thị công Work –function of path Quá trình giãn nở từ state – state 2, theo đường A, B, C Nhận xét: Diện tích phía đường q trình phụ thuộc đường đi: > > Công hàm trình Cơng phát sinh hệ thống diễn q trình cách trao đổi với mơi trường qua biên hệ Khi V tăng, trình giãn nở (expansion), Cơng dương (sinh cơng); Khi V giám, q trình nén (compression), Công âm (tiêu thụ công) 3/26/2018 Work of cycle Hệ kín thực chu trình: = = = ! ! ! ! Nhận xét: Các hệ ln hoạt động theo chu trình Cơng có ích theo chu trình Vận dụng: Động đốt trong, - W sinh đâu (chi tiết nào)? - W chu trình có sử dụng có ích khơng Nếu khơng mát cho gì? Cơng q trình: Constant-Volume Đẳng tích, V = const: ! = " = Nhận xét: Quá trình đẳng tích khơng sinh cơng Nhiệt cấp vào hay nhả làm thay đổi nội 3/26/2018 Cơng q trình: Constant-Pressure Áp suất khơng đổi: P2 = P1 = P0 Nhận xét: Nhiệt lượng cấp vào làm hệ giãn nở, sinh công qua biên hệ Q trình đẳng nhiệt (Isothermal) Nhiệt độ khơng đổi: T2 = T1 = T0 Với khí lý tưởng: (C = const) 3/26/2018 Công QT đa biến (Polytropic) Là q trình có số nén đa biến (n) thay đổi = $ = %&'( Cơng q trình: Với KLT: Q trình đa biến Nhận xét: Khi n = 1: = $ → Quá trình đẳng nhiệt Khi n = 0: ) = %&'( → = %&'( (Đẳng áp) Khi n = k: * = %&'(, trình đoạn nhiệt Khi n = ∞: q trình đẳng tích 3/26/2018 4.2 Cân lượng hệ kín Phương trình cân lượng tổng quát: dạng truyền lượng: Dạng nhiệt (Heat); Dạng công (Work); Khi có trao đổi chất (Mass flow) Với hệ kín: Khơng có trao đổi mass Hệ kín thực chu trình Hệ kín: Hệ kín thực Cycle: first state ≡ final state; +đầ = + .ố0 → ∆+ Cân lượng hệ kín: 20 2 . 40 .5 = 0 → 2,0 , . Nhận xét: Trong hệ kín làm việc theo chu trình, cơng sinh lượng nhiệt thực nhận ... + fuel = mass(out) = exhaust gas - Quá trình cháy thay trình cấp nhiệt (Qin ); - Quá trình thải thay trình thải nhiệt (Qout ) 4. 1 Cơng thay đổi thể tích Piston-Cylinder: Áp suất P; Diện... n = 1: = $ → Quá trình đẳng nhiệt Khi n = 0: ) = %&''( → = %&''( (Đẳng áp) Khi n = k: * = %&''(, trình đoạn nhiệt Khi n = ∞: q trình đẳng tích 3/26/2018 4. 2 Cân lượng hệ kín Phương... trình đẳng tích khơng sinh cơng Nhiệt cấp vào hay nhả làm thay đổi nội 3/26/2018 Công q trình: Constant-Pressure Áp suất khơng đổi: P2 = P1 = P0 Nhận xét: Nhiệt lượng cấp vào làm hệ giãn