Giáo trình nhiệt kỹ thuật, nghề sửa chữa ô tô

Vì vậy các kiến thức cơ bản về nhiệt kỹ thuật giúp cho các cán bộ kỹ thuật và các học viên của nghề sửa chữa ô tô, có đủ kỹ năng nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại độn

Bé LAO §éNG - TH¦¥NG BINH Vµ X· HéI

114-2008/CXB/29-12/LĐXH Mã số:

0122

1229

−

−

Tuyên bố bản quyền :

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình

Cho nên các nguồn thông tin có thể đợc

phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho

các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi

mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc sử

dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành

mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

Tổng cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để

bảo vệ bản quyền của mình.

Tổng cục Dạy nghề cám ơn và hoan

nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa

và hoàn thiện tốt hơn tài liệu này.

Địa chỉ liên hệ:

Tổng cục Dạy nghề

37B Nguyễn Bỉnh Khiêm Hà Nội – –

Lời nói đầu

Giáo trình môn học Nhiệt kỹ thuật đợc xây dựng và biên soạn trên cơ sở chơng trình khung đào tạo nghề Sửa chữa ôtô đã đợc Giám đốc Dự án Giáo dục kỹ thuật và Dạy nghề quốc gia phê duyệt dựa vào năng lực thực hiện của ngời kỹ thuật viên trình

độ lành nghề.

Trên cơ sở phân tích nghề và phân tích công việc (theo phơng pháp DACUM) của các cán bộ, kỹ thuật viên có nhiều kinh nghiệm, đang trực tiếp sản xuất cùng với các chuyên gia đã tổ chức nhiều hoạt động hội thảo, lấy ý kiến.v.v…, đồng thời căn cứ vào tiêu chuẩn kiến thức, kỹ năng của nghề để biên soạn Ban giáo trình môn học Nhiệt kỹ thuật do tập thể cán bộ, giảng viên, kỹ s của Trờng Cao đẳng Công nghiệp Huế và các

kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm biên soạn Ngoài ra có sự đóng góp tích cực của các giảng viên Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội và cán bộ kỹ thuật thuộc Công ty Cơ khí Phú Xuân, Công ty Ô tô Thống Nhất, Công ty sản xuất vật liệu xây dựng Long Thọ Ban biên soạn xin chân thành cảm ơn Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm kiểm định ô tô Thừa Thiên Huế, Công ty ô tô Thống Nhất, Trờng Cao đẳng Công nghệ Đà Nẵng và trờng Trung học Giao thông Vận tải Thừa Thiên Huế, Ban quản lý

dự án GDKT&DN và các chuyên gia của Dự án đã công tác, tạo điều kiện giúp đỡ trong việc biên soạn giáo trình Trong quá trình thực hiện, Ban biên soạn đã nhận đợc nhiều ý kiến đóng góp thẳng thắn, khoa học và trách nhiệm của nhiều chuyên gia, công nhân bậc cao trong lĩnh vực nghề Sửa chữa ô tô Song do điều kiện về thời gian, mặt khác đây là lần đầu tiên biên soạn giáo trình dựa trên năng lực thực hiện, nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp để giáo trình môn học Nhiệt kỹ thuật đợc hoàn thiện hơn, đáp ứng đợc yêu cầu của thực tế sản xuất của các doanh nghiệp hiện tại và trong tơng lai.

Giáo trình môn học Nhiệt kỹ thuật đợc biên soạn theo các nguyên tắc: Tính định hớng thị trờng lao động; Tính hệ thống và khoa học; Tính ổn định và linh hoạt; Hớng tới liên thông, chuẩn đào tạo nghề khu vực và thế giới; Tính hiện đại và sát thực với sản xuất.

Giáo trình môn học Nhiệt kỹ thuật cấp trình độ Cao đã đợc Hội đồng thẩm định Quốc gia nghiệm thu và nhất trí đa vào sử dụng và đợc dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo ngắn hạn hoặc cho công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và ngời sử dụng nhân lực tham khảo.

Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đợc hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức trong hệ thống dạy nghề.

Ngày 15 tháng 4 năm 2008

Hiệu trởng

Bùi Quang Chuyện

Vì vậy các kiến thức cơ bản về nhiệt kỹ thuật giúp cho các cán bộ kỹ thuật và các học viên của nghề sửa chữa ô tô, có đủ kỹ năng nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ sử dụng trên ô tô, với việc nâng cao năng suất và chất lợng bảo dỡng, sửa chữa ô tô

Mục tiêu của môn học:

Nhằm đào tạo cho học viên có đầy đủ kiến thức về các khái niệm cơ bản, các thông số của các qúa trình nhiệt động và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ nhiệt Đồng thời có đủ kỹ năng nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ nhiệt sử dụng trên ô tô, với việc sử dụng đúng và hợp lý các trang thiết bị, dụng cụ đảm bảo đúng quy trình, yêu cầu kỹ thuật và an toàn

Mục tiêu thực hiện của môn học:

1 Trình bày đầy đủ các khái niệm và các thông số của các qúa trình nhiệt động

2 Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động của môi chất

3 Giải thích đợc sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt

4 Nhận dạng đợc cấu tạo các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô

Nội dung chính của môn học:

1 Khái niệm và thông số cơ bản của qúa trình nhiệt động

2 Môi chất và sự truyền nhiệt

3 Các quá trình nhiệt động của môi chất

4 Chu trình nhiệt động, sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt

5 Nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô

6 Sử dụng dụng cụ,thiết bị và kỹ thuật an toàn trong thực tập

Danh mục các bài học

thuyết

Thực hành

Các hoạt

động khác

Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề

HAR 01 01

Điện

kỹ thuật

HAR 01 19 SC-BD phần

HAR 01 11 Dung sai

HAR 01 20 SC- BD phần c/động động cơ

HAR 01 21 SC-BD Cơ cấu phân phối khí

HAR 01 22 SC-BD Hệ thống bôi trơn

HAR 01 23 SC-BD Hệ thống làm mát

HAR 01 24 SC-BD Hệ thống nhiên liệu xăng

HAR 01 25 SC-BD Hệ thống nhiên liệu diêden

HAR 01 26 SC-BD Hệ thống khởi động

HAR 01 27 SC-BD Hệ thống

đánh lửa

HAR 01 28 SC-BD Trang thiết bị điện ô tô

HAR 01 29 SC-BD Hệ thống truyền lực

HAR 01 30 SC-BD Cầu chủ động SC-BD Hệ thống HAR 01 31

di chuyển

HAR 01 32 SC-BD Hệ thống lái

HAR 01 33 SC-BD Hệ thống phanh

HAR 01 35

SC Pan ô tô

HAR 01 34 K.tra tình trạng kỹ thuật đ/cơ và ô tô

HAR 01 36 nâng cao hiệu quả công việc

Bằng công nhân lành nghề

HAR 02 08

Vẽ Auto CAD

HAR 02 19

Tổ chức quản lý và sản xuất

Chứng chỉ bậc cao

HAR 02 11

Chẩn đoán

động cơ

HAR 02 12 Chẩn đoán

HT truyền

động ô tô

đoán hệ thống

HAR 02 14 SC-BD bộ tăng áp

HAR 02 15 SC-BD Hệ thống phun xăng điện tử

HAR 02 16 SC-BD BCA

điều khiển bằng điện tử

HAR 02 17 SC-BD HT

đ/khiển bằng khí nén

Bằng công nhân bậc cao

Chứng chỉ nghề

HAR 01 09 Cơ

kỹ thuật

HAR 02 13 Công nghệ phục hồi chi tiết trong s/chữa

HAR 02 09 Công nghệ khí nén và thủy lực

HAR 02 10 Nhiệt

kỹ thuật

HAR 02 18 SC-BD Biến mô men thủy lực

9

Các hình thức học tập chính trong môn học

1 Học trên lớp về:

- Trình bày đầy đủ các khái niệm và các thông số của các qúa trình nhiệt động

2 Học tại phòng học chuyên môn hoá về:

- Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động của môi chất

- Giải thích đợc sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt

3 Thực tập tại xởng trờng về:

- Thực hành nhận dạng về cấu tạo các loại động cơ nhiệt dùng trên ô tô trong các xởng sửa chữa ô tô

4 Tự nghiên cứu và làm bài tập về:

- Các tài liệu tham khảo về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt

- Vẽ sơ đồ cấu tạo, trình bày nguyên tắc hoạt động của một số động cơ ô tô

Yêu cầu về đánh giá hoàn thành môn học

1 Kiến thức:

− Trình bày đợc đầy đủ các khái niệm và các thông số của các qúa trình nhiệt

động

− Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động của môi chất

− Trình bày đầy đủ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt

Bài 1khái niệm và các thông số cơ bản

Mục tiêu thực hiện:

1 Phát biểu đúng các khái niệm và các thông số cơ bản của các qúa trình nhiệt

động

2 Giải thích đợc các phơng trình nhiệt động và thông số trạng thái

3 Nhận dạng và phân biệt đợc các thông số trạng thái của môi chất

Máy nhiệt bao gồm hai loại:

- Động cơ nhiệt dùng để biến đổi nhiệt năng do đốt cháy nhiên liệu thành cơ năng, tức là môi chất nhận nhiệt từ nguồn nóng (cháy nhiên liệu) giãn nở biến một phần thành công, sau đó nhả nhiệt còn lại cho nguồn lạnh (ra nớc làm mát hoặc không khí, nh: động cơ đốt trong, động cơ phản lực và các tua bin khí )

- Máy lạnh có tác dụng ngợc lại với động cơ nhiệt, tức là môi chất nhận công hoặc nhiệt năng từ nguồn lạnh (nhiệt của vật hoặc buồng cần làm lạnh truyền cho nguồn nóng)

b) Môi chất

Môi chất là chất trung gian dùng để thực hiện quá trình biến đổi giữa nhiệt năng

và công trong các máy nhiệt

Môi chất có ba thể: thể khí, thể lỏng hoặc thể rắn, trong máy nhiệt thờng dùng môi chất là thể khí, vì chất khí có khả năng thay đổi thể tích rất lớn nên có khả năng trao đổi công rất lớn

Thể khí bao gồm hai loại:

- Khí thực: là mọi chất khí có trong tự nhiên, khí thực tạo nên từ các phân tử và nguyên tử, chúng có kích thớc và giữa chúng có lực tác dụng tơng hỗ

- Khí lý tởng: là khí không có kích thớc và giữa chúng không có lực tác dụng

t-ơng hỗ, nh: không khí, hyđrô, ôxy ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ thờng

2 Các thông số trạng thái của môi chất

Thông số trạng thái là những đại lợng vật lý có giá trị xác định ở một trạng thái xác định nào đó Thông số trạng thái là hàm chỉ phụ thuộc vào trạng thái mà không phụ thuộc vào quá trình

Các thông số trạng thái cơ bản đó là: nhiệt độ, áp suất và thể tích riêng

a) Thể tích riêng

Thể tích riêng là thể tích của một đơn vị khối lợng, ký hiệu là v và đợc xác định

áp suất là lực tác dụng của các phân tử theo phơng pháp tuyến lên một đơn vị diện tích thành bình chứa khí hoặc chất lỏng, áp suất đợc ký hiệu là p và đợc xác định bằng biểu thức:

Nhiệt độ là mức đo trạng thái nhiệt (nóng, lạnh) của vật

- Nhiệt độ bách phân dùng thang nhiệt bách phân (100 vạch, mỗi vạch ứng với

10) và ký hiệu là 0C, 00C ứng với nhiệt độ nớc đá đang tan, và 1000C ứng với nhiệt độ nớc đang sôi, ở áp suất p = 760 mmHg

- Nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt độ Kenvin), ký hiệu T, đơn vị đo 0K, 00K tơng ứng với nhiệt

độ thấp nhất của trạng thái vật chất mà trong đó các phân tử ngừng chuyển động

- Nội năng là hàm của nhiệt độ: u = u(T)

b) Phân loại

Hệ nhiệt động bao gồm nhiều loại:

- Hệ kín là hệ trong đó trọng tâm của hệ không chuyển động, nh chất khí chứa trong bình kín, hoặc chu trình động có đốt trong

- Hệ hở là hệ trong đó trọng tâm của hệ có chuyển động, nh tuabin khí và máy nén, vì lợng khí đi vào và ra khỏi xi lanh

- Hệ đoạn nhiệt là hệ không trao đổi nhiệt với môi trờng

- Hệ cô lập là hệ không trao đổi nhiệt và công với môi trờng

2 Phơng trình nhiệt động

Quá trình nhiệt động có hai trạng thái:

- Trạng thái cân bằng là trạng thái nhiệt động trong đó các thông số trạng thái của hệ có giá trị đồng đều trong toàn bộ hệ và không thay đổi theo thời gian nếu nh không có tác động (nhiệt hoặc công) từ môi trờng phá vỡ trạng thái đó

- Trạng thái không cân bằng khi các thông số trạng thái có giá trị không đồng

Theo định luật bảo toàn và biến hoá năng lợng ta có dạng tổng quát phơng trình

định luật nhiệt động (phơng trình cân bằng) sau:

Q = ∆W + Ln12 và q = ∆w + ln12

III Nội dung đo và nhận dạng các thông số trạng tháI động cơ

1 Làm sạch và nhận dạng các bộ phận bên ngoài động cơ

2 Lắp các đụng cụ đo áp suất, độ chân không vào ống nạp động cơ

3 Đo áp suất nén và nhiệt độ ban đầu của các xi lanh

4 Vận hành động cơ

5 Đo nhiệt độ và độ chân không của ống nạp động cơ

6 Tổng hợp các số liệu

IV Câu hỏi và bài tập

1 Trong động cơ ô tô bao gồm những thông số trạng thái nào ?

2 Quá trình nhiệt động và điều kiện để hình thành quá trình nhiệt động ?

3 (Bài tập) Đo các thông số trạng thái của một động cơ.

- Kiểm tra chính xác, đúng quy trình và đúng yêu cầu kỹ thuật.

- Nhận dạng đợc các thiết bị kiểm tra và các loại động cơ nhiệt

- Sử dụng dụng cụ hợp lý, chính xác

- Đảm bảo an toàn trong quá trình tháo, lắp

- Tổ chức nơi làm việc khoa học, ngăn nắp, gọn gàng

3 Chuẩn bị:

a) Dụng cụ:

- Các thiết bị dùng kiểm tra các thông số của động cơ nhiệt

- Dụng cụ tháo lắp, bảo dỡng động cơ nhiệt

- Khay đựng dụng cụ, chi tiết

- Bộ dụng cụ kiểm tra áp suất, độ chân không, nhiệt độ và thể tích

b) Vật t:

- Giẻ sạch

- Giấy nhám

- Nhiên liệu vận hành, dầu mỡ bôi trơn

- Các đầu nối, joăng đệm

- Tài liệu phát tay về các quy trình và tra cứu các yêu cầu kỹ thuật về kiểm tra và bảo dỡng động cơ nhiệt

- Bố trí nơi làm việc cho nhóm học viên đủ diện tích, ánh sáng và thông gió

II Quy trình thực hành nhận dạng và đo các thông số trạng thái

1 Nhận dạng dụng cụ kiểm tra các thông số trạng thái (hình 1-1)

- Nhận dạng cấu tạo của dụng cụ đo áp suất, độ chân không

- Nhận dạng cấu tạo dụng cụ đo nhiệt độ

III thực hành đo các thông số trạng thái

1 Đo thể tích xi lanh và áp suất xi lanh động cơ

a) Đo áp suất xi lanh cuối kỳ nén

Tháo bu gi hoặc vòi phun và lắp đồng hồ đo áp suất nén vào buồng cháy (động cơ xăng dùng đồng hồ áp suất có chỉ số đo lớn nhất đến1,5 Mpa, động cơ điesel dùng

đồng hồ áp suất có chỉ số đo lớn nhất đến16,0 Mpa)

3 Thực tập sử dụng các dụng cụ đo áp suất và nhiệt độ

- Thực hành đo áp suất của các xi lanh động cơ

- Thực hành đo độ chân không của ống nạp và bơm chân không.

- Thực hành đo nhiệt độ của động cơ

- Thực hành đo thể tích của các xi lanh động cơ

4 Tổng hợp số đo các thông số trạng thái của một động cơ

- Lập bảng tổng hợp các số liệu đo

b) Đo thể tích một số xi lanh của động cơ

- Làm sạch bề mặt và bên ngoài các xi lanh

- Mở hết bớm ga, bớm gió và khởi động động cơ (hoặc quay trục khuỷu)

- Quan sát và ghi nhận các số đo áp suất trên đồng hồ

- Tổng hợp các giá trị đo áp suất nén của từng xi lanh

- Đo đờng kính xi lanh và chiều cao của xi lanh

- Tính đờng kính của xi lanh

2 Đo nhiệt độ và độ chân không của ống nạp động cơ(Hình 1-2)

- Dùng đồng hồ đo nhiệt độ chuyên dùng hoặc quan sát qua đồng hồ nhiệt độ động cơ

- Đo nhiệt độ ban đầu của động cơ khi cha khởi động

- Lắp chặt đầu nối đồng hồ đo chân không vào ống nạp

- Cho động cơ hoạt động ở chế độ chạy chậm (có độ chân không đạt lớn nhất)

- Quan sát đồng hồ đo chân không, đo nhiệt độ và ghi các giá trị đo

- Tổng hợp các giá trị đo của động cơ

Hình 1-2 Đo áp suất chân không qua ống nạp

Đồng hồ đo chân không

ống nạp động cơ

Các bài tập mở rộng và nâng cao

i Tên bài tập

1 Kiểm tra nhiệt độ và áp suất của ống nạp ở các chế độ làm việc của động cơ

II Yêu cầu cần đạt

1 Đo đợc nhiệt độ và áp suất của ống nạp ở các chế độ làm việc của động cơ

2 Lập đợc bảng tổng hợp các thông số nhiệt độ và áp suất

III Thời gian

- Sau 1 tuần nộp đủ các bài tập

Bài 2môi chất và sự truyền nhiệt

M bài: HAR.02 10.02 ã

Giới thiệu:

Các khái niệm và phân loại về sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất, dùng để nghiên cứu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy nhiệt Đồng thời có đủ kỹ năng nhận dạng về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ

sử dụng trên ô tô ngày nay

Mục tiêu thực hiện:

1 Phát biểu đúng các khái niệm sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất

2 Giải thích đợc sự truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất

3 Nhận dạng và phân biệt đợc các dạng truyền nhiệt và chuyển pha các đơn chất

Nội dung chính:

1 Các khái niệm về truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất

2 Các dạng truyền nhiệt

3 Chuyển pha của các đơn chất

4 Nhận dạng và phân biệt về truyền nhiệt và chuyển pha của các đơn chất

a) b)

Hình 2-1 Đồ thị pha p -t a) Đồ thị pha của CO 2 , b) Đồ thị pha của H 2 O

Để biểu thị các pha rắn, lỏng và hơi của một chất ta dùng đồ thị p t (hình 2-1)–

để biểu thị các pha của CO2 và H2O

- Đờng OB biểu thị quá trình chuyển từ pha rắn sang pha hơi (gọi là sự thăng hoa) và ngợc lại gọi là sự ngng kết

- Đờng OA biểu thị quá trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng (sự nóng chảy)

và ngợc lại sự ngng tụ

- Đờng OK biểu thị qúa trình chuyển từ pha lỏng sang pha hơi ( sự hoá hơi) Và ngợc lại sự ngng tụ

- Điểm O gọi là điểm 3 pha, vật chất có thể tồn tại ở cả 3 pha: rắn, lỏng, hơi.

- Điểm K gọi là điểm tới hạn (điểm giới hạn từ pha này chuyển sang pha khác).Khi chuyển từ pha này sang pha khác, cần một lợng nhiệt nhất định gọi chung là nhiệt chuyển pha

b) Sự chuyển pha

• Sự thăng hoa ng– ng kết

Thăng hoa là quá trình chuyển từ pha rắn sang pha hơi và ngợc lại quá trình chuyển

từ pha hơi sang pha rắn gọi là sự ngng kết Từ đồ thị pha p t ta thấy quá trình thăng hoa và ngng kết chỉ có thể xảy ra với áp suất và nhiệt độ nhỏ hơn điểm 3 pha (O)

- Khi thăng hao môi chất nhận nhiệt, ngợc lại khi ngng kết môi chất nhả nhiệt

• Sự nóng chảy - đông đặc

Nóng chảy là quá trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng, ngợc lại quá trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng gọi là sự đông đặc Để nóng chảy môi chất cần nhận nhiệt, và để đông đặc môi chất cần nhả nhiệt Từ đồ thị pha p t ta thấy nóng chảy -–

đông đặc chỉ xảy ra ở áp suất lớn hơn áp suất của điểm 3 pha

• Sự hoá hơi ng– ng tụ

Hoá hơi là quá trình chuyển từ pha lỏng sang pha hơi, ngợc lại quá trìmh chuyển

từ pha hơi sang pha lỏng gọi là ngng tụ Khi hoá hơi môi chất nhận nhiệt, ngợc lại khi ngng tụ môi chất nhả nhiệt Nhiệt chuyển pha gọi là nhiệt hoá hơi, từ đồ thị pha p t–

ta thấy hoá hơi ng– ng tụ chỉ xảy ra ở áp suất lớn hơn áp suất điểm 3 pha và nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ nóng chảy (cùng áp suất) Với mọi chất, khi áp suất tăng, nhiệt độ hoá hơi ng– ng tụ tăng

- Hoá hơi có thể thực hiện bằng cách bay hơi hoặc sôi Bay hơi là sự hoá hơi chỉ xảy ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng ở nhiệt độ, áp suất nào đó

- Sôi là quá trình hoá hơi không chỉ xảy ra trên bề mặt thoáng của chất lỏng mà còn xảy ra trong thể tích của chất lỏng tại các bọt hơi Sôi chỉ xảy ra ở nhiệt độ xác

định (ứng với áp suất đã cho), gọi là nhiệt độ bão hoà hay nhiệt độ sôi Khi áp suất tăng, nhiệt độ sôi cũng tăng

- Hơi của các chất lỏng đợc sử dụng nhiều trong kỹ thuật Ví dụ nh hơi nớc, hơi của xăng, diesel xảy ra trong thể tích xi lanh của các động cơ Hơi của các môi chất lạnh (nh NH3 ) đợc sử dụng trong các máy lạnh

II truyền nhiệt

1 Truyền nhiệt

a) Khái niệm

Truyền nhiệt hay gọi là trao đổi nhiệt, để nghiên cứu các dạng và các quy luật trao đổi nhiệt giữa các vật thể có nhiệt độ khác nhau

b) Phân loại truyền nhiệt

Sự trao đổi nhiệt giữa các vật là một quá trình phức tạp Vì vậy quá trình truyền nhiệt đơc phân thành các dạng trao đổi nhiệt cơ bản sau:

- Trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt

- Trao đổi nhiệt bằng đối lu

- Trao đổi nhiệt bằng bức xạ

Vách phẳng là vách có chiều dài, chiều rộng lớn hơn chiều dày rất nhiều, trong

đó có một mặt vách được đốt nóng và mặt kia được làm nguội (như một tấm thép hay một bức tường )

- Dẫn nhiệt qua vách phẳng một lớp (hình 2 -2a)

Giả sử có vách phẳng dày δ, làm bằng vật liệu đồng chất và có hệ số dẫn nhiệt

λ, nhiệt độ của các bề mặt vách tương ứng là tw1 và tw2 biết trước và không đổi (giả thiết tw1 > tw2 )

Như vậy, trong trường hợp này nhiệt độ chỉ thay đổi theo hướng x và t = f (x), các mặt đẳmg nhiệt sẽ là các mặt song song vuông góc với trục x

a) b)

- Dẫn nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp (hình 2 -2b)

Vách phẳng nhiều lớp là vách phẳng gồm nhiều lớp ghép chặt với nhau (nh tờng nhà gồm 3 lớp ; lớp vữa, lớp gạch và lớp vữa )

Giả sử có vách phẳng 3 lớp dày δ1, δ2, δ3, làm bằng vật liệu đồng chất và có hệ

số dẫn nhiệt tơng ứng λ1, λ2, λ3, nhiệt độ của các bề mặt bên ngoài tương ứng tw1, tw4 không đổi, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc ép chặt nhau là tw2 và tw3

Qua sơ đồ dẫn nhiệt ta thấy quá trình dẫn nhiệt là ổn định và một chiều, nên mật

độ dòng nhiệt qua các lớp là bằng nhau

Nh vậy, đờng biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ qua vách phẳng một lớp là một đờng thẳng và qua nhiều lớp sẽ là một đờng gãy khúc

Dẫn nhiệt qua vách trụ

Vách trụ là vách có bề mặt cong bán kính r1 và r2 và chiều dài lớn hơn chiều dày rất nhiều, có hệ số dẫn nhiệt λ = const (không đổi)(như một ống thép hay một xi lanh động cơ )

- Dẫn nhiệt qua vách trụ một lớp (hình 2 -3a)

Giả sử có vách trụ dày δ, làm bằng vật liệu đồng chất và có nhiệt độ của các bề mặt vách không đổi là tw1 và tw2 (giả thiết tw1 > tw2 )

Như vậy, trong trường hợp này sự thay đổi nhiệt độ theo phơng bán kính t = f (r), theo quy luật của đờng cong hàm lôgarit

- Dẫn nhiệt qua vách trụ nhiều lớp

Vách trụ nhiều lớp là vách trụ gồm nhiều lớp ghép chặt với nhau (nh thân máy, xi

a) b)

Hình 2-3 Dẫn nhiệt qua vách trụ a) Loại một lớp, b) Loại nhiều lớp

Giả sử có vách trụ 3 lớp có bán kính r1, r2, r3, làm bằng vật liệu đồng chất và có

hệ số dẫn nhiệt tơng ứng λ1, λ2, λ3, nhiệt độ của các bề mặt bên ngoài tương ứng tw1, tw4 không đổi, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc ép chặt nhau là tw2 và tw3

Qua sơ đồ dẫn nhiệt ta thấy quá trình dẫn nhiệt là ổn định và một chiều, nên mật

độ dòng nhiệt qua các lớp là bằng nhau

Nh vậy, đờng biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ qua vách trụ một lớp là một đờng cong logarit và qua nhiều lớp sẽ là đờng cong lôgarit liên tiếp có nhiệt độ giảm dần ra phía ngoài

3 Trao đổi nhiệt đối lu

b) Phân loại trao đổi nhiệt đối lu

Trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên

Trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện khi chất lỏng hay chất khí chuyển động tự nhiên Nguyên nhân gây ra chuyển động tự nhiên là

do độ chênh lệch mật độ chất lỏng hay chất khí giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau Chuyển động tự nhiên phụ thuộc vào bản chất các chất và độ chênh lệch nhiệt

độ, nhiệt độ chênh lệch càng lớn thì độ chênh mật độ càng lớn và chuyển động tự nhiên càng mãnh liệt.

- Ví dụ: Hiện tợng làm mát bằng nớc hoặc bằng không khí, nhờ có sự chênh lệch mật độ giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau gây ra sự chuyển động của các phần tử các chất lỏng sát bề mặt vật rắn đợc đốt nóng hình thành các bọt hơi, lớn dần

và giãn nở, nhẹ hơn tách khỏi bề mặt vật rắn, chuyển động lên bề mặt thoáng và vỡ ra tạo ra hơi (nớc nóng nhẹ nổi lên trên, nớc nguội nặng hơn chìm xuống dới )

a) b)

Hình 2-4 Sơ đồ trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên a) Đối lu của chất lỏng b) Đối lu của không khí

Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức (hình 2 -5)

Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện nhờ chuyển động cỡng bức của chất lỏng hay chất khí

- Ví dụ: Hiện tợng làm mát bằng nớc hoặc bằng không khí trên ô tô, nhờ có bơm nớc hoặc quạt gió, tạo ra áp lực và gây ra sự chuyển động của các phần tử của nớc hoặc không khí từ vùng có nhiệt độ cao tới vùng có nhiệt độ thấp

Bọt nớc nóng

giãn nở lớn

Tốc độ dòng khí nóng tăng

Tốc độ dòng khí nguội chậm Bọt nớc nguội

giãn nở nhỏ

Hình 2-5 Trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức

b) Đặc điểm trao đổi nhiệt bức xạ

- Quá trình dao động điện từ của các phân tử và nguyên tử, sinh ra khả năng bức xạ năng lợng biến thành nhiệt năng

- Khác với trao đổi nhiệt bằng dẫn nhiệt và đối lu, cờng độ trao đổi nhiệt bức xạ không chỉ phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối nhiệt độ của các vật, nghĩa là quá trình đợc tiến hành ở nhiệt độ càng cao thì vai trò của trao đổi nhiệt bức xạ càng lớn

- Ví dụ: năng lợng bức xạ của mặt trời (57620C) đi qua các tầng khí ôzôn bị hấp thụ lớn, còn lại đợc truyền tới mặt đất thông qua các sóng điện từ (bớc sóng ngắn)

Máy nén khí

Xi lanh Van ổn nhiệt

Hình 2-6 Trao đổi nhiệt bằng bức xạ

khả năng hấp thụ năng lợng bức xạ Khi

nhiệt độ của các vật bằng nhau, trị số

4 Quan sát sự truyền nhiệt của các loại động cơ

5 Đo nhiệt độ bên ngoài động cơ

6 Tổng hợp các số liệu

V Câu hỏi và bài tập

1 Khái niệm và đặc điểm của truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt ?

2 Khái niệm và đặc điểm của truyền nhiệt bằng đối lu ?

3 (Bài tập) GiảI thích các hiện tợng trao đổi nhiệt bằng đối lu

- Kiểm tra chính xác, đúng quy trình và đúng yêu cầu kỹ thuật.

- Nhận dạng và kiểm tra đợc các dạng truyền nhiệt

- Sử dụng dụng cụ hợp lý, chính xác

- Đảm bảo an toàn trong quá trình tháo, lắp

- Tổ chức nơi làm việc khoa học, ngăn nắp, gọn gàng

3 Chuẩn bị:

a) Dụng cụ:

- Các loại động cơ nhiệt dùng nhận dạng và kiểm tra các dạng truyền nhiệt

- Dụng cụ tháo lắp, bảo dỡng động cơ nhiệt

- Khay đựng dụng cụ, chi tiết

- Bộ dụng cụ kiểm tra áp suất, độ chân không, nhiệt độ và thể tích

b) Vật t:

- Giẻ sạch

- Giấy nhám

- Nhiên liệu vận hành, dầu mỡ bôi trơn

- Các đầu nối, joăng đệm

- Tài liệu phát tay về các quy trình và tra cứu các yêu cầu kỹ thuật về kiểm tra và bảo dỡng động cơ nhiệt

- Bố trí nơi làm việc cho nhóm học viên đủ diện tích, ánh sáng và thông gió

II Quy trình thực hành nhận dạng các dạng truyền nhiệt

1 Nhận dạng các loại động cơ nhiệt

- Nhận dạng cấu tạo động cơ làm mát bằng đối lu tự nhiên

- Nhận dạng cấu tạo động cơ làm mát bằng đối lu cỡng bức

2 Nhận dạng các dạng truyền nhiệt

- Vận hành động cơ

- Quan sát và nhận dạng các dạng truyền nhiệt

3 Tổng hợp các dạng truyền nhiệt của động cơ

Hình 2-6 Sơ đồ cấu tạo động cơ làm mát bằng nớc (loại cỡng bức)

- Tổng hợp các đặc điểm cấu tạo

IV thực hành nhận dạng các dạng truyền nhiệt

1 Nhận dạng truyền nhiệt bằng đối lu tự nhiên

Nớc làm mát

Bâù lọc không khí

Cơ cấu supáp

Thanh truyền

- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt

b) Loại động cơ làm mát bằng không khí

- Vận hành động cơ

- Quan sát hoạt động của hệ thống làm mát động cơ làm mát bằng không khí (xilanh, thân máy, cánh tản nhiệt )

- Đo nhiệt độ của động cơ (khi bắt đâù khởi động, khi cánh tản nhiệt toả nhiệt ).…

- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt

Tốc độ dòng khí nguội chậm

Bọt nớc nguội

giản nở nhỏ

- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt

b) Loại động cơ làm mát bằng không khí

- Vận hành động cơ

- Quan sát các bộ phận của động cơ ô tô (xilanh, thân máy, quạt gió, các ống gió và các cánh tản nhiệt )

- Đo nhiệt độ của động cơ (khi bắt đâù khởi động, khi cánh tản nhiệt toả nhiệt )…

- Tổng hợp các đặc điểm của dạng truyền nhiệt

Các bài tập mở rộng và nâng cao

i Tên bài tập

1 Cấu tạo và các dạng truyền nhiệt của động cơ ô tô

II Yêu cầu

1 Đo đợc nhiệt độ ở các chế độ làm việc của động cơ

2 Lập đợc bảng tổng hợp các dạng truyền nhiệt của động cơ ô tô

III Thời gian

- Sau 1 tuần nộp đủ các bài tập

Bài 3các qúa trình nhiệt động của môi chất

M bài: HAR 02 10 03 ã

Giới thiệu:

Thực tế có thể xảy ra rất nhiều quá trình nhiệt động khác nhau, nhng quá trình tổng quát nhất gọi là quá trình đa biến Trong đó có các quá trình nhiệt động đặc biệt của môi chất nh: quá trình đoạn nhiệt, quá trình đẵng nhiệt, quá trình đẵng tích và quá trình đẵng áp, đợc dùng để nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của các loại máy nhiệt Đồng thời để có đủ kỹ năng nhận dạng về cấu tạo và hoạt động của các loại

động cơ nhiệt sử dụng trên ô tô ngày nay

Mục tiêu thực hiện:

1 Phát biểu đúng các khái niệm và phân loại của các qúa trình nhiệt động cơ bản

2 Giải thích đợc các qúa trình nhiệt động cơ bản của máy nén khí

3 Nhận dạng và phân biệt đợc các các qúa trình nhiệt động cơ bản

Nội dung chính:

1 Các qúa trình nhiệt động cơ bản

2 Qúa trình nhiệt động của máy nén khí

3 Nhận dạng và phân biệt về các qúa trình nhiệt động cơ bản

Học trên lớp

I các quá trình nhiệt động cơ bản

1 Quá trình đa biến

a) Khái niệm

Quá trình đa biến là quá trình nhiệt động xảy ra chỉ có một ràng buộc duy nhất,

là nhiệt dung riêng của quá trình không đổi: Cn = const.Trong quá trình các thông số trạng thái có thể thay đổi và hệ có thể trao đổi công và nhiệt với môi trờng

p là áp suất riêng của môi chất –

v là thể tích riêng của môi chất–

Phơng trình trạng thái đầu và cuối: p1v1 = RT1 và p2v2 = RT2

T là nhiệt độ tuyệt đối của môi chất –

a) b)

Hình 3-2 Đồ thị p – v và t – s của quá trình đoạn nhiệt

a) Đồ thị p – v , b) Đồ thị T - s

v là thể tích riêng của môi chất–

Ta có quan hệ giữa áp suất riêng và thể tích riêng:

c) Đờng biểu diễn của quá trình đoạn nhiệt (hình 3 -2)

Đờng biểu diễn quá trình đoạn nhiệt (p -v) là một đờng cong hybecbôn (rất dốc)

b) Phơng trình của quá trình đẵng nhiệt: pv = const

p là áp suất riêng của môi chất –

v là thể tích riêng của môi chất–

c) Đờng biểu diễn của quá trình đẵng nhiệt (hình 3 3) –

Đờng biểu diễn quá trình đoạn nhiệt là một đờng cong hybecbôn cân và trên

b) Phơng trình của quá trình đẳng áp: p = const

Cp là nhiệt dung riêng của quá trình –

p là áp suất riêng của môi chất –

Ta có quan hệ giữa nhiệt độ riêng và thể tích riêng:

T là nhiệt độ tuyệt đối của môi chất (– 0K)

v là thể tích riêng của môi chất–