PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƢỞNG

Bơm, quạt, máy nén  Thiết bị sấy  Các loại động cơ: tuabin hơi, tuabin khí, động cơ đốt trong, động cơ phản lực…  Công nghệ tách khí, hóa lỏng  Năng lượng gió, mặt trời, địa nhiệt, thủy triềuBơm, quạt, máy nén  Thiết bị sấy  Các loại động cơ: tuabin hơi, tuabin khí, động cơ đốt trong, động cơ phản lực…  Công nghệ tách khí, hóa lỏng  Năng lượng gió, mặt trời, địa nhiệt, thủy triều

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC & TRUYỀN NHIỆT TS Trần Văn Hƣng Bộ Môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Sơ lƣợc mơn học • Tên mơn học: Nhiệt động lực học & Truyền nhiệt • Mã mơn học: ME2013 • Số tiết: 45 tiết (Lý thuyết +bài tập) + 15 tiết (Thí nghiệm) • Số tín chỉ: • Nội dung môn học:  PHẦN 1: Nhiệt động lực học (9 tuần) bao gồm kiểm tra trắc nghiệm thi kỳ  PHẦN 2: Truyền nhiệt (6 tuần) gồm kiểm tra trắc nghiệm • Hình thức đánh giá: o Kiểm tra lớp (Bài tập lớn): 15% o Kiểm tra kỳ: 20% o Kiểm tra lớp (Bài tập lớn): 10%, o Thí nghiệm: 15% o Thi cuối kỳ: 40% TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Sơ lƣợc mơn học • Tên mơn học: Nhiệt động lực học & Truyền nhiệt • Mã mơn học: ME2013 • Số tiết: 45 tiết (Lý thuyết +bài tập) + 15 tiết (Thí nghiệm) • Số tín chỉ: • Nội dung môn học:  PHẦN 1: Nhiệt động lực học (9 tuần) bao gồm kiểm tra trắc nghiệm thi kỳ  PHẦN 2: Truyền nhiệt (6 tuần) gồm kiểm tra trắc nghiệm • Hình thức đánh giá: o Kiểm tra lớp (Bài tập lớn): 15% o Kiểm tra kỳ: 20% o Kiểm tra lớp (Bài tập lớn): 10%, o Thí nghiệm: 15% o Thi cuối kỳ: 40% TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM PHẦN NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT Thời gian: Từ tuần đến tuần bao gồm kiểm tra trắc nghiệm thi kỳ Tài liệu tham khảo: Hồng Đình Tín, Lê Chí Hiệp, Nhiệt động lực học kỹ thuật, NXB KHKT, 1997 Hồng Đình Tín, Bùi Hải, Bài tập nhiệt động học kỹ thuật truyền nhiệt, NXB ĐHQG TpHCM, 2002 Hồng Đình Tín, Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Đại học kỹ thuật TpHCM, 2001 Yunus A Cengel, Micheal A Boles- Thermodynamic: an engineering approach, International edition- 1994 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM NỘI DUNG PHẦN 1: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT • Chương 1: Các khái niệm PTTT KLT • Chương 2: Định luật nhiệt động thứ trình nhiệt động KLT • Chương 3: Định luật nhiệt động thứ hai • Chương 4: Chất khiết • Chương 5: Chu trình thiết bị động lực nước • Chương 6: Khơng khí ẩm • Chương 7: Chu trình thiết bị lạnh • Chương 8: Q trình lưu động tiết lưu (tham khảo) • Chương 9: Chu trình động đốt (tham khảo) TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM CHƢƠNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (BASIC CONCEPTS), PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƢỞNG (THE IDEAL-GAS EQUATION OF STATE) Các vấn đề chung Trạng thái thông số trạng thái Phương trình trạng thái chất khí TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Các vấn đề chung Quy luật biến đổi lượng Nhiệt Nhiệt động lực học? Cơ Các biện pháp nâng cao hiệu biến đổi Kiến thức nhiệt động lực học cần thiết cho lĩnh vực:  ĐHKK, Cấp trữ đơng, thơng gió…  Bơm, quạt, máy nén  Thiết bị sấy  Các loại động cơ: tuabin hơi, tuabin khí, động đốt trong, động phản lực…  Cơng nghệ tách khí, hóa lỏng  Năng lượng gió, mặt trời, địa nhiệt, thủy triều… TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hệ nhiệt động: Khoảng không gian chứa lượng định chất môi giới khảo sát biện pháp nhiệt động Bề mặt ranh giới q1 Hệ nhiệt động (Chất môi giới) Chất mơi giới? q2 Mặt ranh giới? Môi trường xung quanh l Môi trường? Chất môi giới (Chất công tác)? Là chất trung gian thực biến đổi chuyển tải lượng Hoặc tích trữ lượng VD: Trong động nhiệt: khơng khí Trong động nước: nƣớc Trong động đốt trong: hỗn hợp xăng +k khí Trong thiết bị lạnh: chất làm lạnh (freon hay NH3…) TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hệ kín:  Chỉ trao đổi mặt lượng với môi trường  Lượng chất môi giới bên hệ thống trì khơng đổi Máy lạnh Bơm nhiệt… TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hệ hở: Hệ trao đổi với môi trường lượng khối lượng Chất mơi giới vào khỏi hệ thống Ví dụ: Động đốt Động phản lực Turbin khí… 10 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Phƣơng trình trạng thái khí Khí lý tưởng?  Khí tập hợp vô số phân tử Ở điều kiện thực tế, phân tử có lực tương tác định thân phân tử có thể tích  KLT chất khí thỏa mãn điều kiện sau : - Thể tích thân phân tử ( v = 0) - Lực tương tác phân tử ( f = 0) Ở điều kiện áp suất thấp nhiệt độ cao khí thực xem KLT Phương trình trạng thái khí lý tưởng? pV = GRT pv = RT Trong : p : áp suất tuyệt đối, N/m2 V : thể tích khối khí, m3 G : khối lượng khối khí, kg T : nhiệt độ tuyệt đối, K R : số chất khí, J/kgK R 8314 R  (J / kg.K)   33 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM  Hỗn hợp khí lý tƣởng - Các thành phần trộn lẫn lại theo kiểu học, - Không xảy phản ứng hóa học - Nếu thành phần hỗn hợp xem khí lý tưởng hỗn hợp xem hỗn hợp khí lý tưởng  sử dụng PTTT KLT cho trường hợp hỗn hợp Ví dụ: khơng khí xem hỗn hợp KLT bao gồm N2, O2, CO2, Ar, nước, … Cần ý, thành phần hỗn hợp nhiệt độ hỗn hợp chiếm tòan thể tích hỗn hợp 34 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM  Áp suất riêng phần: - Khi thành phần hỗn hợp chóan tồn thể tích hỗn hợp nhiệt độ hỗn hợp áp suất tương ứng thành phần gọi áp suất riêng phần hay phân áp suất thành phần 35 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Định luật Gibbs-Dalton: “Khi thành phần chiếm toàn thể tích hỗn hợp điều kiện nhiệt độ hỗn hợp áp suất hỗn hợp tổng phân áp suất thành phần nội hỗn hợp tổng nội thành phần” n p   pi i 1 n U   Ui i 1 pi: áp suất riêng phần p: áp suất hỗn hợp Ui: nội thành phần U: nội hỗn hợp 36 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM  Thể tích riêng phần (phân thể tích) - Thể tích riêng phần (phân thể tích) thể tích chốn chỗ thành phần thứ i thành phần điều kiện áp suất nhiệt độ hỗn hợp 37 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Định luật Amagat: Thể tích hỗn hợp tổng thể tích riêng phần thành phần n V   Vi i 1 Vi: thể tích thành phần có hỗn hợp V: thể tích hỗn hợp 38 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM  Cách biểu diễn thành phần hỗn hợp Thành phần khối lượng: gi  Gi G n G   Gi n   gi  i 1 i 1 Thành phần thể tích: ri  Vi V n V   Vi n   ri  i 1 i 1 Ngồi có thành phần mol, giá trị với thành phần thể tích ri  Vi n i  V n 39 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Mối quan hệ thành phần khối lượng gi thành phần thể tích ri G i i n i gi   G .n i  g i  ri  Ngoài ra: ri  ni n G /  ni  n i i n  ni  Gi i i 1  ri  i 1 g i i n g i 1 i i 40 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM  Xác định số đại lƣợng đặc trƣng hỗn hợp Phân tử lượng tương đương hỗn hợp Có thể xác định theo thành phần thể tích hay theo thành phần khối lượng Theo thành phần thể tích n g i 1 i i ri   i 1  n 1 n    ri  i i 1 Theo thành phần khối lượng  G G  n  n ni  i 1 G n Gi  i 1 i  n Gi  i 1 G  i  n gi  i 1  i 41 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hằng số chất khí R hỗn hợp Từ PTTT chất khí thành phần hỗn hợp (có pi, Ti = T, Vi = V) p iV = GiR iT hay GiRi = pi V T Có thể viết n n p i V pV GiR i     GR  T i 1 i 1 T Suy n n GiR i R   giR i G i 1 i 1 Hằng số chất khí hỗn hợp tính theo cơng thức R 8314   n 8314  8314. n  r  i 1 i i 1 i gi i 42 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Thế tích riêng khối lƣợng riêng hỗn hợp Thể tích riêng hỗn hợp n V V i 1 i n Gi n gi G v      G G G i 1 i G i 1 i n v i 1 gi i Khối lượng riêng hỗn hợp n G G    i 1 V V i n  Vi i V i 1 Suy n    ri i i 1 43 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Phân áp suất thành phần Ta có piV = GiRiT pV = GRT pi V G i R i T GR   pi  p i i pV GRT GR Ri pi  pgi R Ta biết R  = .R= iRi = 8314 J/kmol.độ Ri   R i  p i  pgi i pi = ri.p 44 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Ví dụ Hỗn hợp khí gồm CO2 N2 có khối lƣợng G = 0,5 kg, áp suất p = 3,5bar, nhiệt độ t = 480oC thể tích V = 250 lít Hãy xác định thành phần khối lƣợng hỗn hợp, GCO2 phân tử lƣợng hh Ví dụ Một hỗn hợp khí lý tƣởng gồm có 0,12 kg O2, 0,18 kg CO 0,1 kg CO2 Cho biết áp suất hỗn hợp 180 kPa Xác định: Hằng số chất khí hỗn hợp, Phân áp suất thành phần, Ví dụ Cần nén hỗn hợp khí lý tƣởng có thành phần khối lƣợng gCO2=0,18, gO2=0,12, gN2=0,7 đến áp suất để t=180 oC kg hỗn hợp tích m3 Manometer (bar), biết pkq=760 mm Hg 45 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM SV xem ví dụ chƣơng 1, tài liệu [2] 46 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hết chương 47 ... Q trình lưu động tiết lưu (tham khảo) • Chương 9: Chu trình động đốt (tham khảo) TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM CHƢƠNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (BASIC CONCEPTS), PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ... CONCEPTS), PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƢỞNG (THE IDEAL-GAS EQUATION OF STATE) Các vấn đề chung Trạng thái thơng số trạng thái Phương trình trạng thái chất khí TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Các... thái thông số trạng thái  Trạng thái - Trạng thái tổng hợp tất đặc trƣng vật lý CMG thời điểm vị trí hệ thống nhiệt động  Trạng thái cân - Giá trị thông số trạng thái toàn hệ - Các giá trị