TÓM tắt CÔNG THỨC kỹ THUẬT NHIỆT

TÓM TẮT CÔNG THỨC KỸ THUẬT NHIỆT Biên soạn:Bùi Tiến Hưng CHƯƠNG I: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1... t0F: Nhiệt độ theo thang Farenheit 0F 5.. Năng lượng đẩy Thế năng áp suất Ký hiệu: DJ

TÓM TẮT CÔNG THỨC KỸ THUẬT NHIỆT

Biên soạn:Bùi Tiến Hưng

CHƯƠNG I:

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Đơn vị nhiệt và công

1 kJ= 103 J

1 MJ = 106 J

1 Cal = 4,18 J

1 kCal = 4,18 kJ

1 BTU = 0,3 J

2 Thể tích riêng

G

v : Thể tích riêng (m3 )

V: Thể tích của vật (m3 )

G: khối lượng của vật kg

Khối lượng riêng (kg/m3)

G V

3 Áp suất

S Đơn vị: p(N/m2)

1 N/m2 = 1 Pa

1 bar = 105 N/m2 = 105 Pa = 750 mmHg( Tor)

1 at = 0,98 bar = 735,5 mmHg = 10 mmH2O

1 Psi = 0,07 at = 6895 Pa

P = P0 + Pd

P = P0 - Pck

P: Áp suất thật của chất khí( áp suất tuyệt đối)

Pd: Áp suất dư

P0: Áp suất khí quyển

Pck: Độ chân không

4 Nhiệt độ

T = 273 + t T: Nhiệt độ tuyệt đối ( 0K)

t: Nhiệt độ bách phân( 0C)

t0C = (t0F -32 )

t0F: Nhiệt độ theo thang Farenheit (0F)

5 Nội năng

Ký hiệu: U(J) hoặc u(J/kg)

du = CvdT

∆u = u2 − u1 = Cv(T2 − T1)

Cv: Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích

6 Năng lượng đẩy( Thế năng áp suất)

Ký hiệu: D(J) hoặc d(J/kg)

D = pV

d = pv Năng lượng đẩy chỉ có trong hệ hở

7 Entanpi

Ký hiệu: I(J) hoặc i(J/kg)

I = U + pV

i = u+ pv

di = CpdT

∆i = i2 – i1 = Cp(T2 – T1)

Cp: Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp

8 Entropi

Ký hiệu: S(J/0K) hoặc s(J/kg.0K)

ds =

9 Execgi

Ký hiệu: E(J) hoặc e(J/kg)

q = e + a e: Execgi

a: Anecgi

10 Nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng thực: Nhiệt dung riêng tại một nhiệt độ nào đó

Nhiệt dung riêng trung bình: Nhiệt dung riêng trong một khoảng nhiệt độ nào đó

Ct2 t1 =

q

q

1

Ct2 t1 =

1

∆t(t C

t2

t1

0)

Ct2

0 Nhiệt dung riêng trung bình trong khoảng 0 − t

Ký hiệu: C(J/kg.0K): Nhiệt dung riêng khối lượng

C’(J/m3.0K): Nhiệt dung riêng thể tích

Cu(J/Kmol.0K): Nhiệt dung riêng kilomol

C = C’vtc =

Vtc: Thể tích riêng ở dktc(00C, 760mmHg)

Với khí lý tưởng:

Cp - Cv = R

Cp = k.Cv

Cp: Nhiệt dung riêng đẳng áp

Cv: Nhiệt dung riêng đẳng tích

K: Số mũ đoạn nhiệt

11 Năng lượng

Ngoại động năng

Wđ = G ω: Tốc độ của vật(m/s)

Ngoại thế năng

Wt = Ggh (J)

Năng lượng toàn phần và biến đổ năng lượng toàn phần trong hệ kín

Wk = U và wk = u

∆Wk = ∆U=U2 – U1 và ∆wk =∆u = u2 – u1

Năng lượng toàn phần và biến đổ năng lượng toàn phần trong hệ hở

Wh = I + Wđ và wh = I +

12 Công(J/kg)

Công thay đổi thể tích

l > 0 nếu thể tích tăng

l < 0 nếu thể tích giảm

Công kỹ thuật

l > 0 nếu áp suất giảm

l < 0 nếu áp suất tăng

Công ngoài

2

13.Định luật I nhiệt động

Hệ kín:

q = ∆u + l

dq = du + pdv

dq = di – vdp

Hệ hở:

q = ∆i + l

dq = di – dl

Dòng khí:

q = ∆w = ∆i + ∆ dq = di + d( )

CHƯƠNG II:

MÔI CHẤT VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI

CỦA CHÚNG

1 Độ nén

RT

2 Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Cho 1kg:

pv = RT

Cho G kg:

pV = GRT p(N/m2)

v(m3/kg)

T(0K)

μ: Phân tử lượng( kg/kmol)

Cho 1kmol khí:

pV = R T = 8314T

Cho M kmol:

pV = R MT = 8314MT

3 Phương trình trạng thái khí thực

p + a

a,b là các hằng số thực nghiệm

4 Độ khô

Gh

Gh + Gn

Gh: Hơi bão hòa khô

Gx: Hơi ẩm

Gn: Lượng nước sôi

5 Nhiệt cần cấp cho nước chưa sôi nhiệt độ t 0 biến thàn hơi quá nhiệt ở nhiệt độ t

q = qn + r +qh

qn= i’ – i0 hoặc qn = Cpn =(ts – t0)

r = i’’ – i’

qh = i – i’ hoặc qh = Cph = (t - ts)

qn: Nhiệt cần đốt nóng nước từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ sôi

r: Nhiệt hóa hơi

qh: Nhiệt cần đốt nóng hơi bão hòa khô thành hơi quá nhiệt

6 Hơi bão hòa ẩm

v = v + x(v − v )

i = i + x(i − i )

s = s + x(s − s )

u = u + x(u − u′)

i = u + pv

u = i − pv Các thông số của nước sôi i , s , u , v …

Các thông số của hơi bão hòa khô i , s , u , v …

Các thông số của hơi bão hòa ẩm ix, sx, ux, …

CHƯƠNG III:

QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA MÔI CHẤT

1.Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng

1.1 Quá trình đa biến

n − 1 p

v v T

p

v v

Công thay đổi thể tích:

(n − 1)[1 −

p

Công kỹ thuật:

p

nRT

Nhiệt trao đổi:

Q = GC (T − T )

Biến thiên Entropi:

T

1.2 Quá trình đoạn nhiệt (q=0,dq=0)

p

v v T

p

v v

p p

p

kRT

T

T

∆ = 0

1.3 Quá trình đẳng nhiệt(T=const)

p

v v

p

p

p p

1.4 Quá trình đẳng áp(p=const)

T

v v

l = p(v − v )

Q = GC (t − t )

T T

1.5 Quá trình đẳng tích(V=const)

T

p p

Q = GC (T − T )

p

Trong mọi quá trình:

2.Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí thực

2.1 Quá trình đẳng tích

q = ∆u = u − u

2.2 Quá trình đẳng áp

q = ∆i = i − i

2.3 Quá trình đẳng nhiệt

q = T(s − s )

2.4 Quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch

q = 0

3 Quá trình hỗn hợp của khí lý tưởng

3.1 Tính chất của hỗn hợp khí lý tưởng

p = p

Pi: áp suất của khí thành phần

p: áp suất của hôn hợp

T = T

Ti: Nhiệt độ của khí thành phần

T: Nhiệt độ của hỗn hợp

V = V V: Thể tích hỗn hợp

Vfi: Thể tích khí thành phần

G: Khối lượng hỗn hợp

Gi: Khối lượng khí thành phần

3.2 Thành phần của hỗn hợp

Thành phần khối lượng:

G

Thành phần thể tích:

V

Thành phần kilomol:

M

Chú ý: Thành phần thể tích bằng thành phần Kilomol

3.3 Các đại lượng của hộn hợp

Kilomol của hỗn hơp:

μ

Hằng số chất khí:

μ

Nhiệt dung riêng:

C = G C + G C + ⋯ + G C =

Đẳng áp:C = ∑ g C

Áp suất khí thành phần:

Vp = r p

Quan hệ giữa g i và r i :

∑ μ r

r =

g μ

∑g μ

3.4 Hỗn hợp trong thể tích đã cho

U = U + U

Nếu cùng 1 khí:

=

3.5 Hỗn hợp theo dòng

Nếu cùng 1 khí:

=

3.6 Hỗn hợp khi nạp vào thể tích cố định

Nếu cùng 1 khí:

4 Quá trình lưu động

Phương trình liên tục:

G = fωρ = const G:Lưu lượng dòng(kg/s)

f: Tiết diện của ống( m2)

ω: Tốc độ dòng khí( m/s2)

ρ: Khối lượng riêng( kg/m3)

v: Thể tích riêng của khí( m3/kg)

Tốc độ âm thanh:

a: Tốc độ âm thanh(m/s)

k: Số mũ đoạn nhiệt

R: Hằng số chất khí(J/kg.0K )

p: Áp suất(N/m2)

v: Thể tích riêng(m3/kg)

T: Nhiệt độ tuyệt đối chất khí (0K)

Số Mach

a

ω < a, M < 1 Lưu động dưới âm

ω = a, M = 1 Lưu động bằng âm

ω > a, M > 1 Lưu động trên âm

Quan hệ giữa tốc độ dòng khí và áp suất:

ωdω = −vdp

dω > 0, dp < 0 Ống tăng tốc

dω < 0, dp > 0 Ống tăng áp

Quan hệ giữa tốc độ và hình dạng của ống:

df

dω

f: Tiết diện của ống

+ Với ống tăng tốc:

M<1 Ống tang tốc nhỏ dần

M>1 Ống tang tốc lớn dần

M=1 Tiết diện không đổi

+Với ống tăng áp:

M<1 Ống tăng áp lớn dần

M>1 Ống tăng áp nhỏ dần

Tốc độ dòng khí tại cửa ra của ống tăng tốc( Lưu động đoạn nhiệt):

k: Số mũ đoạn nhiệt

R: Hằng số chất khí J/kg.0K

T1: Nhiệt độ của khí khi vào ống 0K

i , i entanpi của khí tại tiết diện vào và ra

Tỉ số áp suất tới hạn:

2

k + 1

p : Áp suất tới hạn

Tốc độ tới hạn:

Với khí lý tưởng:

+ 1 Với hơi nước:

Lưu lượng:

v

Lưu lượng lớn nhất:

Với ống tang tốc nhỏ dần:

v Với ống tăng tốc hỗn hợp:

G =f ω

v

Chú ý:

+Với ống tăng tốc nhỏ dần :

> tính toán bình thường

5 Quá trình tiết lưu

6 Qúa trình khí nén

6.1 Công, Nhiệt máy nén lý tưởng một cấp:

Nếu quá trình nén là đẳng nhiệt:

p p

Nếu quá trình nén là đoạn nhiệt:

p

k

p p

Nếu quá trình nén là quá trình đa biến:

n − 1PV

p

−n

p

− 1

V là lưu lượng thể tích khí hút vào xilanh m

s

s

6.2 Công, Nhiệt máy nén thực một cấp:

Tỉ số nén:

=

Công, Nhiệt máy nén khí thực một cấp:

Giống máy nén khí lý tưởng một cấp

6.3 Máy nén pittong nhiều cấp

Máy nén có m cấp = (áp suất đầu), = (áp suất cuối):

Nhiệt độ ra các cấp:

Công của máy nén nhiều cấp:

= −

Nhiệt tỏa ra trong các cấp nén:

Nhiệt tỏa ra trong các bình làm mát trung gian:

7.Các quá trình của không khí ẩm

7.1 Tính chất

p = p + p

T = T = T

V = V + V

G = G + G

P ,T,V,G thông số của không khí ẩm

p , T , V , G thông số của không khí khô

p , T , V , G thông số của hơi nước

7.2 Các đại lượng đặc trưng

Độ ẩm tuyệt đối:

Độ ẩm tương đối:

p p

p phân áp suất của hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa

Độ chứa hơi:

0,622p

p − p

p − p

Entanpi:

I = t + d(2500 + 1.93t) kJ/kg khô

Chú ý: Khi biết nhiệt độ của không khí ẩm tra bảng nước sôi và hơi bão hòa theo nhiệt độ sẽ tìm được

Khi biết tra bảng nước sôi và hơi bão hòa khô theo áp suất ta xác định được nhiệt độ đọng sương