CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN

Chương IV CÁC Q TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN PGS.TS Trương Vĩnh ThS Diệp Thanh Tùng KS Đào Ngọc Duy NỘI DUNG 4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 4.2 QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH 4.3 QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP 4.4 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT 4.5 QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT 4.6 QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN 4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU KHÁI NIỆM  Khi hệ cân ở trạng thái thông số có giá trò xác đònh  Khi môi chất hệ trao đổi nhiệt công với môi trường thông số thay đổi thực trình nhiệt động  Quá trình nhiệt động trình biến đổi liên tục thông số trạng thái từ trạng thái cân sang trạng thái cân khác 4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU MỤC ĐÍCH  Xác đònh thay đổi p, v, T độ biến thiên u, i, s, q, l  Lựa chọn, vật liệu, cấu trúc độ lớn thiết bò  Xác đònh mối quan hệ dạng lượng Cơ sở tính toán dựa vào phương trình ĐL q= du + dl = Cv dT + p dv  q= di + lkt = Cp dT – v dp  4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU  B1: Xác định: - Quá trình - Phương trình biểu diễn - Các thơng số biết - Các thơng số cần tìm? Xác đònh thông số trạng thái (dựa vào phương trình biểu diễn thơng số biết)  B2: p1 , v T1 4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU Xác đònh quan hệ thông số trạng thái (dựa vào đặc điểm q trình)  B3: p1, v1, T1  B4: p2, v2, T2 Xác định: - q, lgn, lkt - u, i, s -α 𝜟𝒖 = 𝒒  Định luật I 4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU B5: Biểu diễn đồ thị p-v T-s 4.2 QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH Đònh nghóa: Là trình thay đổi trạng thái chất khí điều kiện thể tích không đổi v = const  p1v1= RT1 p2v2= RT2 𝐩𝟏 𝐓𝟏 = 𝐩𝟐 𝐓𝟐 Áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ  4.2  QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH Biến thiên nội lượng nhiệt: q = u = Cv(T2 – T1)  Công dãn nở: l= 0; l=     (kJ/kg) Công kỹ thuật: lkt = - v(p2 – p1) = - R(T2 – T1) Biến thiên enthalpy: Δi = Cp(T2 – T1) Biến thiên entropy:Δs = 𝑻𝟐 Cv ln 𝑻𝟏 = Hệ số biến hóa lượng: α = 𝒑𝟐 Cv ln 𝒑𝟏 𝜟𝒖 𝒒 (J/kg) (kJ/kg) (kJ/kgK) =𝟏 Quá trình đẳng tích, nhiệt lượng tham gia làm thay đổi nội hệ 4.2 QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH  Đồ thị T2 T1 4.3 QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP  Đồ thị T2 T1 4.4 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT Đònh nghóa: Là trình thay đổi trạng thái chất khí điều kiện nhiệt độ không đổi   T = const p1v1= RT1 p2v2= RT2 𝐩𝟏 𝐯𝟐 = 𝐩𝟐 𝐯𝟏 Thể tích tỷ lệ nghòch với áp suất 4.4 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT  Lượng nhiệt, nội enthalpy: u = 𝐶𝑣 𝑑𝑇= 𝒒=𝒍 (kJ/kg) i = 𝐶𝑝 𝑑𝑇 =  Công dãn nở : 𝒗𝟐 𝒑𝟏 p1 l = RT ln = RT ln = p1v1 ln (J/kg) 𝒗𝟏 𝒑𝟐 p2 kỹ thuật : lkt = l 𝒗𝟐 𝒑𝟏  Biến thiên entropy:Δs = R ln = R ln (J/kgK) 𝒗𝟏 𝒑𝟐 𝒖  Hệ số biến hoá lượng:  = =0  Công 𝒒 “Toàn lượng nhiệt tham gia trình dùng để sinh công” 4.4 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT  Đồ thị BÀI TẬP   Bài 1: người ta đốt nóng kg không khí điều kiện áp suất không đổi p=2 bar từ nhiệt độ 200C đến nhiệt độ 1100C Tính thể tích cuối, lượng nhiệt, công thay đổi thể tích, lượng biến đổi nội Giải: ◦ ◦ ◦ ◦ p1V1=GRT1 V1, đẳng áp V2 Tính Cp Q = G.Cp(T2 – T1) L= G.p(v2 – v1) U = G.Cv (T2 – T1) Q = U + L 4.5 QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT Đònh nghóa: trình thay đổi trạng thái chất khí điều kiện không trao đổi nhiệt với môi trường  q = hay q =  q= Cv dT + p dv = q= Cp dT – v dp =  Chia vế với nhau; Cp thay k= C  Giải v dv k v + dp p =0 phương trình vi phân: pvk = const 4.5  Quan 𝐩𝟐 𝐩𝟏 QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT hệ thông số: = 𝐯𝟏 𝐤 (𝐯 ) 𝟐 𝐓𝟐 𝐓𝟏 = 𝐩𝟐 𝐤−𝟏 𝐯𝟏 𝐤−𝟏 (𝐩 ) 𝐤 = (𝐯 ) 𝟏 𝟐 nhiệt: q =  Biến thiên nội năng: u = Cv dT = Cv (T2 – T1)  Biến thiên enthalpy: i = Cp (T2 – T1)  Lượng (kJ/kg) (kJ/kg) 4.5 QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT  Công dãn nở : 𝐑 l = - u = Cv (T1 – T2) = 𝐤−𝟏 (𝐓𝟏 − 𝐓𝟐 ) = = 𝟏 (p v – p v ) 1 2 𝐤−𝟏 𝐩𝟏 𝐯𝟏 𝐩𝟐 𝐯𝟐 𝟏− 𝐤−𝟏 𝐩𝟏 𝐯𝟏  Công = 𝐩𝟏 𝐯𝟏 𝐤−𝟏 𝟏− 𝐩𝟐 𝐤−𝟏 (𝐩 ) 𝐤 𝟏 (kJ/kg) kỹ thuật : lkt =Cp (T1 – T2) = k.l (kJ/kg) 𝒖  Hệ số biến hoá lượng:  = =  𝒒 4.5 QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT  Đồ thị Δs = 4.6 QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN Đònh nghóa: Là trình mà nhiệt dung riêng môi giới không đổi  Cn = const  q = Cv dT + p dv = CndT q = Cp dT – v dp = CndT  Cp −Cn = Cv −Cn đặt dp p vdp − pdv Cp −Cn Cv −Cn dv +n v = n: số mũ đa biến =0 pvn = const 4.6 Khi: n=0 n= n=1 n=k QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN n pv = const  p = const (Cn = Cp)  v = const (Cn = Cv)  pv = const (Cn = Cp = Cv)  pvk = const (q = s = 0) Quá trình đa biến trình tổng quát  Quan hệ thông số: 𝐩𝟏 𝐯𝟐 = 𝐩𝟐 𝐯𝟏 𝐧 𝐓𝟐 𝐯𝟏 = 𝐓𝟏 𝐯𝟐 𝐧−𝟏 𝐩𝟐 𝐧−𝟏 =( ) 𝐧 𝐩𝟏 4.6  QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN Lượng nhiệt: q = Cn(T2 – T1) =   𝒏−𝒌 Cv (T2 𝒏−𝟏 – T1) (kJ/kg) Biến thiên enthalpy: i = Cp (T2 – T1) (kJ/kg) Công dãn nở: 𝑹 𝒑𝟏 𝒗𝟏 𝒑𝟐 𝒏−𝟏 𝒍= 𝑻𝟏 − 𝑻𝟐 = 𝟏−( ) 𝒏 𝒏−𝟏 𝒏−𝟏 𝒑𝟏 Công kỹ thuật: lkt = n.l 𝑻𝟐  Biến thiên entropy: Δs = Cn ln (kJ/kg)  = 𝑻𝟐 Cv ln 𝑻𝟏 + 𝒗𝟐 Rln𝒗 𝟏 = 𝑻𝟏 𝑻𝟐 Cp ln 𝑻𝟏 – 𝒑𝟐 Rln𝒑 𝟏 (kJ/kgK) 4.6 QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN 𝜟𝒖 𝒏−𝟏  Hệ số biến hóa lượng: α= = 𝒒 𝒏−𝒌 𝐧−𝐤  Tính nhiệt dung riêng: Cn = Cv 𝐧−𝟏  Tính đa biến: n = theo q, l, k: l= R (T1 n−1 𝐩𝟏 𝐥𝐧𝐩 𝟐 𝐯𝟐 𝐥𝐧𝐯 𝟏 = − T2 ) q = 𝐧= 𝐪 𝐥 𝐓𝟐 𝐥𝐧𝐓 𝟏 𝐯𝟏 𝐥𝐧𝐯 𝟐 +1 n−k Cv (T2 n−1 𝟏−𝐤 +𝐤 − T1 ) 4.6  Đồ thị QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN BÀI TẬP   Bài 2: Không khí tích 2,48 m3, nhiệt độ 150C, áp suất p=1 bar, bò nén đoạn nhiệt, không khí nhận công thay đổi thể tích -471kJ Xác đònh nhiệt độ cuối, biến đổi nội entanpi Giải: ◦ Đoạn nhiệt nên Q = U + L = ◦ Tính G, U= G.Cv (T2 – T1) ◦ I = G.Cp (T2 – T1) U = -L T2 ...  Khi môi chất hệ trao đổi nhiệt công với môi trường thông số thay đổi thực trình nhiệt động  Quá trình nhiệt động trình biến đổi liên tục thông số trạng thái từ trạng thái cân sang trạng thái... lượng Cơ sở tính toán dựa vào phương trình ĐL q= du + dl = Cv dT + p dv  q= di + lkt = Cp dT – v dp  4.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU  B1: Xác định: - Quá trình - Phương trình. .. lượng nhiệt tham gia trình dùng để sinh công” 4.4 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT  Đồ thị BÀI TẬP   Bài 1: người ta đốt nóng kg không khí điều kiện áp suất không đổi p=2 bar từ nhiệt độ 200C đến nhiệt