CÂU HỎI Câu 1 khái niệm hệ thống nhiệt động? phân loại hệ thống nhiệt động? Câu 2 Năng lượng toàn phần của hệ thống nhiệt động? Câu 3 Nêu ý nghĩa của định luật nhiệt động 1 và biểu thức định luật nhiệ[.]
CÂU HỎI Câu 1: khái niệm hệ thống nhiệt động? phân loại hệ thống nhiệt động? Câu 2: Năng lượng toàn phần hệ thống nhiệt động? Câu 3: Nêu ý nghĩa định luật nhiệt động biểu thức định luật nhiệt động cho hệ thống kín? Câu 4: Khái niêm, phân loại khơng khí ẩm thơng số khơng khí ẩm? Câu 5: Khái niệm hỗn hợp khí lý tưởng, thành phần hỗn hợp, biểu thức quan hệ chúng? Câu 6: Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ hỗn hợp khí lý tưởng thể tích cho trước? Câu 7: Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ hỗn hợp khí lý tưởng q trình hỗn hợp theo dòng? Câu 8: Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ hỗn hợp khí lý tưởng nạp vào thể tích cho trước? Câu 9: Xây dựng biểu thức xác định tốc độ cửa ống tăng tốc nhỏ dần cho trường hợp mơi chất khí lý tưởng? Câu 10: Nêu bước nghiên cứu tính tốn chu trình rankine thiết bị nước? Câu 11: Nêu bước nghiên cứu tính tốn chu trình làm lạnh lạnh-quá nhiệt? Câu 12: Khái niệm phân loại nhiệt dung riêng? TRẢ LỜI Câu 1: khái niệm hệ thống nhiệt động? phân loại hệ thống nhiệt động? a: khái niệm hệ thống nhiệt động - - Hệ thống nhiệt động khoảng không gian chứa lượng định chất môi giới khảo sát biện pháp nhiệt động Hệ thông nhiệt động đối tượng cụ thể diễn q trình chuyển biến nhiệt lượng va cơng(thơng thường hệ thông môi trường) Hệ thống nhiệt động đơn giản tách café nóng tỏa nhiệt hay hệ thống cung cấp nước nong sử dụng lượng mặt trời Vd: Động đốt trong, nhà máy nhiệt điện, động phản lực… b: phân loại hệ thông nhiệt động: Hệ thống nhiệt động phân thành hệ sau - Hệ kín: hệ mà q trình làm việc chất môi giới không di chuyển qua bề mặt ranh giới (hay khối lượng chất mơi giới bị biến đổi) Vd: Tủ lạnh, máy điều hịa khơng khí - Hệ hở: Trong q trình làm việc, chất mơi giới xuyên qua bề mặt ranh giới, chất môi giới hệ luôn biến đổi Vd: Động xe máy, tuabin - - Hệ đoạn nhiệt: Là hệ mà trình hoạt động, chất mơ giới mơi trường khơng có trao đổi nhiệt lượng(có thể có trao đổi cơng) Hệ lập: Là hệ khơng có trao đổi lượng (nhiệt công) với môi trường Câu 2: Năng lượng tồn phần hệ thống nhiệt động? Ta có biểu thức: E = U + D + Eđ + Et ( j ) ω2 e=u+d + + g z ( j / kg ) - Với hệ kín: d=0; khơng có động Eđ=0 Ek = U + Et =U ∆Ek = ∆U - Với hệ hở: U + D= I hoạc H Eh = I + Ed + Et w2 eh = i + + g z ∆w2 ∆eh = ∆i + + g ∆z w2 ∆w2 eh ≈ i + − − > ∆eh = ∆i + 2 Câu 3: Nêu ý nghĩa định luật nhiệt động biểu thức định luật nhiệt động cho hệ thống kín? - - Nội dung ý nghĩa định luật nhiệt động 1: Định luật nhiệt động định luật bảo toàn chuyển hóa lượng ứng dụng phạm vi nhiệt + Thể mối tương quan nhiệt dạng lượng khác + Tính bảo tồn lượng Biểu thức định luật nhiệt động dành cho hệ kín Ta có biểu thức tổng quát là: Q = ∆E + Wn q = ∆e + wn (j) (j/kg) Đối với hệ kín ta có: ∆e = ∆u wn = wtt − > q = ∆u + wtt Trong đó: Q: nhiệ lượng E: lượng U: nội Wn Wtt : cơng ngồi : cơng thay đổi thể tích Câu 4: Khái niêm, phân loại khơng khí ẩm thơng số khơng khí ẩm? -Khái niệm khơng khí ẩm: hỗn hợp khơng khí khơ nước - -Phân loại khơng khí ẩm: khơng khí ẩm chia thành loại sau: + Khơng khí ẩm chưa bão hịa: kk ẩm cịn nhận thêm lượng nước từ vật khác bay vào Hơi nc q nhiệt + Khơng khí ẩm bão hịa: Là khơng khí ẩm mà khơng thể nhận thêm lượng nước từ vật khác bay vào Hơi bão hịa khơ +Khơng khí ẩm q bão hịa: kk ẩm bão hòa chứa thêm lượng nước định (ví dụ sương ẩm kk ẩm q bão hịa) Đây trạng thái khơng bền vững phần nước ngưng tụ tách khỏi khơng khí ẩm Các thơng số khơng khí ẩm: + Độ chứa d (kg hơi/ kg kk) Là khối lượng nước có khơng khí ẩm ứng với kg khơng khí khơ d= Gh (kg hoi / kg kk ) Gk d = 0, 622 Hay ph (kg hoi / kg kk ) p − ph ϕ (%) + Độ ẩm tương đối : Là tỷ số lượng nước có khơng khí ẩm khảo sát so với lượng nước cực đại chứa khơng khí làm cho bão hịa điều kiện nhiệt độ khơng đổi ϕ= Gh ,% Gh max ϕ= hay ph ph max ,% I (kj / kgkk ) + Enthalpi khơng khí ẩm I kka = I k + I h = Gk ik + Ghih : I kka = ik + dih (kj / kgkk ) Hay + Nhiệt độ: Đối với khơng khí ẩm có loại nhiệt độ • • • Nhiệ độ nhiệt kế khô Nhiệt độ nhiệt kế ướt Nhiệt độ đọng sương tk tu t ds + Qúa trình bay hơi-Nhiệt độ bầu nhiệt kế ướt Câu 5: Khái niệm hỗn hợp khí lý tưởng, thành phần hỗn hợp, biểu thức quan hệ chúng? - - Hỗn hợp khí lý tưởng: Là hỗn hợp học hai hay nhiều chất khí lý tưởng khơng xảy phản ứng hóa học chất thành phần.vd khơng khí coi hỗn hợp khí lý tưởng với thành phần nito, oxy, dioxit cacbon…Hỗn hợp khí sử dụng có tỷ lệ chât khí thành phần khác nên việc xây dựng bảng đồ thị cho chúng không thực tế Bởi người ta nghiên cứu phương pháp xác định thông số nhiệt động tính tốn với hỗn hợp khí lý tưởng Các thành phần hỗn hợp khí lý tưởng: + Thành phần khối lượng(gi) gi = mi m g1 + g + g3 + + g n = n ∑g Hoạc i =1 i =1 + Thành phần thể tích(ri) v 'i ri = v Từ định nghĩa phân thể tích ta có: n n n ∑v = ∑ ' i i =1 i =1 pi v = p v.∑ pi i =1 p =v n ∑r =1 i =1 i + Thành phần mole (i) µi = Ni N Ni = mi µi n n N = ∑ Ni ∑µ i =1 ; i =1 i =1 => Biểu thức quan hệ thành phần khối lượng, thành phần thể tích thành phần mole: gi = ri µi r µ = ni i µ ∑ ri µi ri = µ gi = µi µi n g ∑ µi i Câu 6: Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ hỗn hợp khí lý tưởng thể tích cho trước? - Hệ nhiệt động trước sau chất hỗn hợp hệ kín, lượng tồn phần hệ kín nội E1 = U1 + U + U + + U n E2 = U ; Áp dụng định luật nhiệt động ta có: U = U1 + U + U + + U n Đối với khí lý tưởng, quy ước nội 0 K nội nhiệt độ Ti là: U i = Cvi Ti , ta có: m.Cv T = m1.Cv1.T1 + m2 Cv T2 + + mn Cvn Tn T= g1.Cv1.T1 + g Cv T2 + + g n Cvn Tn Cv Ta có: n n Cv = ∑ gi Cvi , nênT = ∑ g C T i vi i n ∑ g C i vi n T= Hoạc ∑ p V i n ∑ i i pi Vi Ti Câu 7: Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ hỗn hợp khí lý tưởng q trình hỗn hợp theo dịng? Hệ nhiệt đơng trước sau hỗn hợp dịng khí hệ hở lượng toàn phần hệ hở thể enthanlpy(khi bỏ qua động năng): E1 = I1 + I + I + + I n E2 = I Áp dụng định luật nhiệt động ta có: I = I1 + I + I + + I n Hoạc: mi = m1i1 + m2i2 + m3i3 + + mnin i = g1i1 + g 2i2 + g3i3 + + g nin n i = ∑ g i ii Đối với khí lý tưởng quy ước enthanlpy 0K 0, ta có: n CP T = ∑ g i C pi Ti * n T= n CP = ∑ g i C pi Thay ∑ g C i Ti n ∑ g C i vào “*” ta có pi pi n T= Hoạc ∑V i n V ∑Ti Câu 8: Xây dựng biểu thức xác định nhiệt độ hỗn hợp khí lý tưởng nạp vào thể tích cho trước? Trước xảy trình hỗn hợp, hệ nhiệt động gồm khối khí có bình với lượng tồn phần U1 dịng khí nạp với lượng tồn phần I1 Năng lượng toàn phần hệ trước hỗn hợp: Năng lượng toàn phần hệ sau hỗn hợp: E1 = U1 + ΣI i E1 = U Áp dụng định luật nhiệt động một, ta có: U = U + ΣI i Hoạc mu = m1u1 + Σmi ii n +1 u = g1u1 + ∑ gi ii Đối với khí lý tưởng quy ước nội enthanlpy 0K 0, ta có: n +1 Cv T = g1Cv1 T1 + ∑ gi C piTi n +1 T= g1Cv1.T1 + ∑ gi C piTi n ∑ g C i vi Câu 9: Xây dựng biểu thức xác định tốc độ cửa ống tăng tốc nhỏ dần cho trường hợp mơi chất khí lý tưởng? w2 = P k P V1[1 − ( ) ( k −1)/ k ] k −1 P Ta có: Có thể thay: P V1 = RT1 w2 = P k R.T1[1 − ( ) ( k −1)/ k ] k −1 P Ta được: Đối vơi khí lý tưởng nguyên từ: k = 1,67 Đối vơi khí lý tưởng nguyên từ: k = 1,4 Đối vơi khí lý tưởng nguyên từ: k = 1,3 βc : tỷ số áp suất tới hạn ; ; ; β c = 0, 484 β c = 0,528 β c = 0,546 βc = ( k /( k −1) ) k +1 Vận tốc tới hạn: wc = k P V1[1 − β c ( k −1)/ k ] k −1 Câu 10: Nêu bước nghiên cứu tính tốn chu trình rankine thiết bị nước? - Sơ đồ nguyên lý chu trình rankine thiết bị nước là: t p1 wt q1 lò ho i Tuabin p2 4 q2 Bom wp Bình ngu ng x=0 x=1 s + 1-2: Là trình giản nở đoạn nhiệt sinh công tuabine s1=s2 sinh công wt + 2-3: Q trình ngưng -> lỏng sơi đẳng áp bình ngưng=> thải nhiệt q2 P2=P3=Ps T2=T3=Ts trạng thái 3: Lỏng sơi x=0 + 3-4: Qúa trình nén nước từ áp suất p2-> p1 dùng bơm p3=p2 P4=p1 S3=s4 Nhận cơng wp + 4-1: Qúa trình gia nhiệt đẳng áp lò - p4=p1, nhận nhiệt q1 Các bước tính tốn: Bước 1: vẽ đồ thị T-s từ liệu đề Bước 2: Từ đồ thị T-s hiểu điểm 1,2,3,4 nằm vùng nước Lỏng chưa sôi?? Lỏng sơi(x=0)?? Hơi bão hào ẩm?? Hơi bão hịa khơ(x=1)?? Hơi nhiệt ?? Bước 3: Tra bảng nước tương ứng(bảng nước chưa sôi nhiệt hoạc nước nước bão hịa) để tính thơng số trạng thái 1,2,3,4 Bước 4: từ thông số i1,i2,i3,i4 xác định -> tính q1,q2,wt,wp Câu 11: Nêu bước nghiên cứu tính tốn chu trình làm lạnh lạnh-quá nhiệt? - Trạng thái lạnh 3: Q trình lưu động ống ln có ma sát làm tăng nhiệt độ lưu chất Nếu trạng thái khỏi thiết bị ngưng tụ lỏng sơi nước đến van tiết lưu bị bay phần (do ma sát) giảm lượng lỏng cần thiết để bay hơi(làm lạnh)ở thiết bị bay hơi(ngun thể tích chốn chỗ phần lỏng) => suất lạnh TB giảm Lý thứ làm lạnh trước tiết lưu làm tăng suất lạnh-> điểm dịch trái Vì lý nên trạng thái trước vào van tiết lưu trạng thái lỏng q lạnh (chưa sơi) làm lạnh thiết bị ngưng tụ hoạc trao đổi nhiệt nội T 2s S - Trạng thái nhiệt 1: Trên đồ thị trạng thái trước vào máy nén trạng thái nhiệt đảm bảo an toàn cho máy nén trường hợp sử dụng máy nén piston (khơng có lợi mặt nhiệt động) Câu 12: Khái niệm phân loại nhiệt dung riêng? - Khái niêm nhiệt dung riêng: Nhiệt dun riêng C nhiệt lượng cần thiết để biến đổi đơn vị chất môi giới độ theo q trình Phân loại nhiệt dung riêng: Q trình đẳng áp Q trình đẳng tích Khối lượng Cp Cv Thể tích C 'p Cv ' kmol Cµ p ( µ.c) p hay Cµ v hay ( µ.c )v