Xác định hiệu suất nhiệt và công của chu trình... Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình.. Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình.. Xác định hệ số làm lạnh và hệ số bơm nhiệt... Xác định
Trang 1Công của chu trình tính theo hiệu suất nhiệt:
l0 = ηt q1
q1 – nhiệt cấp vào cho quá trình cháy đẳng tích 2-3:
q1 = Cp(t3 - t2)
Từ quá trình đoạn nhiệt 1-2 ta có:
Cp = 1kJ/kg.0K nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí
Nhiệt độ T2 trong quá trình nén đoạn nhiệt 1-2 với không khí có k = 1,4:
k
1 k k 1 k
1 2 1
2
p
p T
ư
β
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
T2 = k
1 k 1
T
ư
β = (27 + 273).70,286 = 523 0K
Nhiệt độ T3 trong quá trình đẳng áp 2-3:
ρ
=
=
2
3
2
3
v
v
T
T
; T3 = T2.ρ = 523.1,3 = 680 0K
Vậy ta có:
q1 = 1.(680 – 523) =157 kJ/kg,
l0 = 0,43.157 = 67,5 kJ/kg
Bài tập 2.6 Chu trình Rankin thiết bị động lực hơi nước có nhiệt độ và áp suất
vào tuabin t1 = 500 0C, p1 = 100 bar, áp suất bình ngưng p2 = 0,05 bar Xác định hiệu suất nhiệt và công của chu trình
Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình Rankin
theo (2-15):
3 1
2 1 1
0 ct
i i
i i q
l
ư
ư
=
=
η
Entanpi i1 được xác định theo hình 2-4
qua điểm 1 và đồ thị i-s của H2O trong phần
phụ lục, hoặc sử dụng bảng 5 hơi nước quá
nhiệt trong phần phụ lục theo p1 = 100 bar,
t1 = 500 0C; i1 = 3372kJ/kg, s = 6,596 kJ/kg.0K
Entanpi i2 cũng có thể được xác định theo đồ thị i-s (hình 2-4), hoặc được tính toán cùng bảng hơi nước:
i2 = i2’ + x(i2” - i2’)
Từ bảng 4 hơi nước bão hoà trong phần phụ lục theo p2 = 0,05bar ta có:
i2’ = 138 kJ/kg; i2” = 2561 kJ/kg; s2’ = 0,476 kJ/kg. 0K ; s2” = 8,393 kJ/kg0K
Vì quá trình 1-2 là đoạn nhiệt:
s1 = s2 = s2’ + x(s2” + s2’)
Trang 2Vậy hiệu suất nhiệt và công của chu trình:
% 42 42 , 0 138 3372
2011 3372
ư
ư
=
l0 = i1 – i2 = 3372 – 2011 = 1361 kJ/kg
Bài tập 2.7 Chu trình Rankin thiết bị động lực hơi nước có entanpi vào tuabin
5600 kJ/kg, entanpi ra khỏi tuabin 4200 kJ/kg, entanpi của nước ngưng ra khỏi bình ngưng 1000 kJ/kg Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình
Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình Rankin theo (2-15) với: i1 =5600 kJ/kg, i2 =
4200 kJ/kg, i2’ = 1000 kJ/kg:
% 4 , 30 304 , 0 1000 5600
4200 5600
i i
i i q
l
3 1
2 1 1
0
ư
ư
=
ư
ư
=
=
Bài tập 2.8 Hơi nước trong chu trình Rankin dãn nở đoạn nhiệt trong tua bin,
entanpi giảm đi 150 kJ/kg, sau đó hơI nước ngưng tụ đẳng áp trong bình ngưng thảI nhiệt 280 Xác định hiệu suất nhiệt của chu trình
Lời giải
Hiệu suất nhiệt của chu trình Rankin theo (2-15):
1
0 t
q
l
=
η , với q1 = l0 + ⎜q2⎢ = 150 +280 = 430 kJ/kg
% 35 35 , 0 430
150
η
Bài tập 2.9 Chu trình máy lạnh không khí với nhiệt độ không khí vào máy nén
-130C, nhiệt độ không khí sau khi nén 470C Xác định hệ số làm lạnh và hệ số bơm nhiệt
Lời giải
Hệ số làm lạnh của máy nén không khí với t1 = -130C, t2 = 470C, theo (2-16):
33 , 4 ) 273 13 ( ) 273 47 (
273 13 T
T
T
1 2
1
+
ư
ư +
+
ư
=
ư
= ε
Hệ số bơm nhiệt:
ϕ = ε + 1 = 4,33 + 1 = 5,33
Trang 3Bài tập 2.10 Máy lạnh dùng NH3, hút hơi vào máy nén là hơi bão hoà khô ở áp suất p1 = 1 bar, áp suất sau khi nén p2 = 5 bar, công của máy nén N = 50 KW Xác định hệ số làm lạnh, l−ợng môi chất lạnh, năng suất lạnh của máy lạnh
Lời giải
Từ đồ thị lgp-h trong phần phụ lục và hình 2.5 với p1 = 1 bar =o,1 Mpa,
p2 = 5 bar = 0,5 Mpa ta tìm đ−ợc:
i1 = 1720 kJ/kg; i2 = 1950 kJ/kg; i3 = i4 = 520 kJ/kg
Hệ số làm lạnh theo (2-17):
12 , 5 1720 1950
520 1720 i
i
i i
1 2
4 1
−
−
=
−
−
= ε L−ợng môi chất lạnh:
N = G(i2 – i1)
1720 1950
50 i
i
N G
1 2
=
−
=
−
Năng suất lạnh:
Q2 = G(i1 – i4) = G(i1 – i3) = 0,22(1720-520) = 264kW
khỏi máy nén 740 kJ/kg, entanpi ra khỏi bình ng−ng 550 kJ/kg Xác định hệ số làm lạnh và hệ số bơm nhiệt
Lời giải
Hệ số làm lạnh theo (2-16) với chú ý i1 = 700 kJ/kg, i3 = 550 kJ/kg = i4 (là entanpi vào bình bốc hơi):
75 , 3 700 740
500 700 i
i
i i
1 2
4 1
−
−
=
−
−
= ε
Hệ số bơm nhiệt:
ϕ = ε + 1 = 3,75 + 1 = 4,75
Bài tập 2.12 Máy lạnh toả nhiệt 1250 kJ cho nguồn nóng, tiêu tốn 250 kJ Xác
định hệ số làm lạnh
Lời giải
Theo (2-6) hệ số bơm nhiệt ϕ với Q1 = 1250kJ; L0 = 250kJ:
5 250
1250 L
Q
0
1
=
=
= ϕ
Vậy hệ số làm lạnh: ϕ = ε + 1; ε = ϕ - 1 = 5 – 1 =4
Trang 4Lêi gi¶i
Theo (2-5) hÖ sè lµm l¹nh vµ theo (2-2) c«ng cña chu tr×nh:
0
2
L
Q
=
ε ; L0 = Q1 – ⎢ Q2⎪ = 1000 – 800 = 200 kJ,
4 200
800 =
= ε VËy hÖ sè b¬m nhiÖt: ϕ = ε + 1 = 4 +1 = 5
5 200
1000 L
Q
0
=
Trang 5Phần II
Truyền nhiệt
Chương 3
Dẫn nhiệt và đối lưu
3.1 Dẫn nhiệt
3.1.1 Dẫn nhiệt ổn định một chiều không có nguồn nhiệt bên trong
3.1.1.1 Dẫn nhiệt qua vách phẳng
∑
=
+
λ δ
ư
1
i
) 1 n ( W
Ư 1 W
t
q – mật độ dòng nhiệt, W/m2
δi - chiều dày của lớp thư i, m
λi - hệ số dẫn nhiệt, W/m.K;
tW1 – nhiệt độ bề mặt trong,
tW(n+1) – nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp thứ n
Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đường thẳng(khi λI = const)
3.1.1.2 Dẫn nhiệt qua vách trụ
,
d
d ln 2 1
t t
1
1 i i
) 1 n ( W
Ư 1 W
Ư l
∑
=
+ +
πλ
ư
q – mật độ dòng nhiệt trên một mét chiều dài, W/m
di - đường kính của lớp thư i, m Phân bố nhiệt độ theo chiều dày vách có qui luật đường cong logarit
3.1.2 Dẫn nhiệt ổn định một chiều khi có nguồn nhiệt bên trong
3.1.2.1 Tấm phẳng có chiều dày 2δ
) x ( 2
q q t
λ
+ α
δ +
Nhiệt độ bề mặt tấm:
α
δ +
f w
q t
Nhiệt độ tại tâm của tấm: