Bai tap Nhiet dong luc Nang cao

BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TS NGUYỄN MINH PHÚ BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Học kỳ II 2017-2018 TS Nguyễn Minh Phú BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO NỘI DUNG Chương Chất khiết Chương Các chu trình sử dụng khí Chương Các chu trình sử dụng nước nước Chương Các chu trình máy lạnh Chương Khơng khí ẩm Chương Ống tăng tốc ống tăng áp TS Nguyễn Minh Phú BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Chương CHẤT THUẦN KHIẾT TS Nguyễn Minh Phú BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Bài 2.1 Một bình chứa 50 kg nước trạng thái lỏng bão hòa nhiệt độ 90 oC Xác định áp suất bình thể tích bình Bài 2.2 Khối nước trạng thái lỏng bão hòa nặng 200 g hóa hồn tồn áp suất khơng đổi 100 kPa Xác định thay đổi thể tích lượng lượng cung cấp cho nước Bài 2.3 Môi chất lạnh R134a làm mát nước bình ngưng Mơi chất lạnh vào bình ngưng với lưu lượng kg/phút MPa 70oC rời khỏi 35oC Nước làm mát vào 300 kPa 15oC rời khỏi 25oC Bỏ qua tổn thất áp suất Xác định: (a) lưu lượng khối lượng nước làm mát (b) nhiệt lượng truyền từ môi chất lạnh đến nước (c) trạng thái môi chất trước sau bình ngưng Bài 2.4 Mơi chất lạnh R134a tiết lưu từ trạng thái lỏng bão hòa 800 kPa tới áp suất 140 kPa Xác định: (a) Chênh lệch nhiệt độ trình (b) Thể tích riêng độ khơ mơi chất lạnh sau trình tiết lưu (c) Biểu diễn trình tiết lưu đồ thị T-s Bài 2.5 Nước vào lò nhà máy điện 1200 psia 120 oF Hơi nước khỏi 1400oF Nước sơi khí nóng sau q trình cháy vào lò BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO 2300oF atm Bỏ qua tổn thất áp suất Lưu lượng nước khí nóng 1.4e6 1.13e7 lbm/h Lấy trạng thái chết khơng khí 70oF 14.7 psia Xem khí nóng khơng khí q trình tính tốn Xác định: (a) Nhiệt độ khí khỏi lị (b) Exergy phá hủy lò (c) Hiệu suất exergy lò TS Nguyễn Minh Phú BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Chương CÁC CHU TRÌNH SỬ DỤNG KHÍ BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Bài 3.1 Chu trình Otto lý tưởng có tỷ số nén Khơng khí vào q trình nén 100 kPa 17oC Quá trình gia nhiệt đẳng tích cần cung cấp nhiệt 800 kJ/kg Lấy thơng số khơng khí nhiệt độ vào q trình nén Xác định: (a) nhiệt độ áp suất lớn chu trình (b) cơng sinh chu trình (c) hiệu suất nhiệt Vẽ đồ thị P-v minh họa Bài 3.2 Chu trình Diesel lý tưởng với chất làm việc khơng khí có tỷ số nén 20 Khơng khí vào q trình nén 95 kPa 20oC Nhiệt độ lớn chu trình 2200 K Lấy thơng số khơng khí nhiệt độ vào trình nén - Xác định hiệu suất nhiệt chu trình - Biểu diễn chu trình đồ thị P-v - Biểu diễn đồ thị ảnh hưởng tỷ số nén khoảng 12 - 23 đến hiệu suất nhiệt Bài 3.3 Một nhà máy điện hoạt động theo chu trình turbine khí Brayton lý tưởng có tỷ số áp suất Nhiệt độ khí vào máy nén 300 K vào turbine khí 1300 K Lấy thơng số khơng khí nhiệt độ vào q trình nén Xác định: (a) Nhiệt độ khí ngõ máy nén turbine (b) Hiệu suất nhiệt chu trình Bài 3.4 Một nhà máy điện hoạt động theo chu trình turbine khí Brayton lý tưởng với hồi nhiệt Chu trình có tỷ số áp suất Nhiệt độ khí vào máy nén 300 K vào turbine khí 1300 K Hiệu suất hồi nhiệt 80% Lấy thơng số khơng khí nhiệt độ vào trình nén Xác định: (a) Hiệu suất nhiệt chu trình TS Nguyễn Minh Phú 10 BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO (b) Biểu diễn hiệu suất nhiệt chu trình theo tỷ số áp suất khoảng từ đến 12 hai trường hợp: có hồi nhiệt khơng có hồi nhiệt Bài 3.5 Một máy bay phản lực với vận tốc 850 ft/s cao độ có áp suất psia -40oF Máy nén có tỷ số áp suất 10, nhiệt độ khí ngõ vào turbine 2000oF Khơng khí qua máy nén lưu lượng 100 lbm/s Xác định: (a) nhiệt độ áp suất khí khỏi turbine (b) vận tốc khí khỏi ống tăng tốc (c) hiệu suất đẩy 22 BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Bài 5.3 Khảo sát máy lạnh hai cấp làm việc áp suất cao thấp 0.8 0.14 MPa Môi chất lạnh khỏi thiết bị ngưng tụ lỏng bão hòa tiết lưu đến áp suất trung gian 0.32 MPa Một phần mơi chất lạnh bay q trình hịa trộn với mơi chất lạnh rời khỏi máy nén thấp áp Hỗn hợp sau nén đến áp suất ngưng tụ máy nén cao áp Lỏng bình trung gian tiết lưu đến áp suất thiết bị bay Xem môi chất lạnh rời khỏi thiết bị bay trạng thái bão hịa (a) Mơi chất lạnh R134a Xác định: i ii iii phần môi chất lạnh bay môi chất lạnh tiết lưu đến bình trung gian, lượng nhiệt thải từ không gian làm lạnh công nén đơn vị khối lượng môi chất lạnh qua thiết bị ngưng tụ, hệ số làm lạnh (b) So sánh COP ứng với môi chất R134a, R22, Ammonia, R32, R410a BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO 23 Bài 5.4 Một máy lạnh hấp thụ cấp dùng cặp mơi chất ammonia-nước hình vẽ Máy lạnh có thơng số sau: - Áp suất ngưng tụ: 13.5 bar - Nhiệt độ dung dịch đặc vào bình phát sinh: 80oC - Nồng độ dung dịch đặc vào bình phát sinh: 0.38 - Nhiệt độ dung dịch lỗng khỏi bình phát sinh: 115 oC trạng thái lỏng bão hòa - Nhiệt độ khỏi bình phát sinh: 115 oC trạng thái bão hịa - Nhiệt độ dung dịch khỏi bình ngưng: 27oC - Áp suất bình bay hơi: 1.7 bar - Nhiệt độ dung dịch khỏi bình bay hơi: -1oC - Nhiệt độ dung dịch khỏi bình hấp thụ: 27oC Xác định thông số sau ứng với đơn vị lưu lượng khối lượng dung dịch đặc: (a) Hệ số làm lạnh (b) Nồng độ dung dịch lỗng (c) Cơng suất lạnh TS Nguyễn Minh Phú 24 BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Condenser Generator Heat 10 Pump Evaporator Absorber Ghi chú: - Pump: bơm dung dịch - Absorber: bình hấp thụ - Evaporator: bình bay - Condenser: bình ngưng - Generator: bình phát sinh - Heat: nhiệt cấp vào bình phát sinh Bài 5.5 Máy lạnh ejector sử dụng mơi chất R134a có cơng suất lạnh 9000 BTU/h Nhiệt độ R134a sơi bình phát sinh 90oC, ngưng tụ bình ngưng 34oC, sơi bình bay 0oC Hiệu suất giãn nở đoạn nhiệt ống tăng tốc hỗn hợp ejector n 1a=0.9, hiệu suất nén đoạn nhiệt ống tăng áp ejector nb3=0.8 Trạng thái bão hòa, trạng thái lỏng bão hòa Xác định: (a) Cơng suất bình bay hơi, bình ngưng, bơm (b) Hệ số phun (= 𝑚̇ /𝑚̇ ) (c) Hệ số làm lạnh BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO 25 Bài 5.6 Một máy lạnh ghép tầng có tầng dùng môi chất NH3 tầng dùng CO2 Nhiệt độ ngưng tụ NH3 90oF, nhiệt độ sôi NH3 270 K, chênh lệch nhiệt độ thiết bị trao đổi nhiệt K, nhiệt độ sôi CO2 -50oF Năng suất lạnh 1.5 ton Xác định: (a) Công suất thiết bị trao đổi nhiệt cơng suất bình ngưng NH (b) Hệ số làm lạnh (c) Xác định nhiệt độ sôi NH3 để hệ số làm lạnh lớn TS Nguyễn Minh Phú ... Nguyễn Minh Phú BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Chương CHẤT THUẦN KHIẾT TS Nguyễn Minh Phú BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Bài 2.1 Một bình chứa 50 kg nước trạng... bình ngưng BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO TS Nguyễn Minh Phú 19 20 BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Chương CÁC CHU TRÌNH MÁY LẠNH BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO 21 Bài 5.1 Một máy lạnh sử dụng... Hiệu suất exergy lò TS Nguyễn Minh Phú BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Chương CÁC CHU TRÌNH SỬ DỤNG KHÍ BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC NÂNG CAO Bài 3.1 Chu trình Otto lý tưởng có tỷ số nén Khơng khí vào