Ebook Máy và thiết bị lạnh: Phần 1

NGUYỄN ĐỨC LỢI - PHẠM VĂN TÙY. MÁY[r]

NGUYỄN ĐỨC LỢI - PHẠM VĂN TÙY

MÁY

v THIẼT Bj LẠNH

NGUYỄN ĐỨC LỢI - PHẠM VĂN TÙY

MÁY VÀ THIẾT B| L6NH

GIÁO TRÌNH CAO ĐẲNG

và cổn g nhân điện lạnh

ịTái lần thứ chín)

LỊI NĨI ĐẰU

C ùng vói cơng đổi m ói cơng nghiệp hóa, đại hóa đ t nước, kỹ th u ậ t lạnh đ a n g p h t triển rát m n h m ẽ ỏ Việt N am Tủ lạnh, m ảy kem, m áy đá, m áy đièu hòa n h iệt độ đ ã trỏ nên quen thuộc đời sống hàng ngày Các m y th iết bị lạnh công nghiệp p hục vụ ngành chế biến thực p h ẩ m , bia, rượu, sợi dệt, in án, thuốc lả, diện tử, vi điện tử, thơng tin, viễn thơng, bưu chính, y tế, th ề dục th ể thao, du lịch củng đa n g p h t huy tác d ụ n g thúc d ẩ y m n h m ẽ nên k in h tế d i lén.

So n g song với p h t triển kỹ thuật, việc p h t triền đội ngủ cán bộ khoa học kỹ th u ậ t công n h â n lành nghè củng đ ã N g h ị Trung ương d in h hướng rõ : "Phát triển giáo dục, đào tạo khoa học công nghệ quốc sách hàng đàu n h ầ m nâng CCLO d ãn trí, tạo nhăn lực, bồi dưỡng nh ă n tài, p h t h u y nguồn lực 'người, kháu đ ộ t p h đ ể tiến vào thời kỳ mói Dáy nghiệp Đảng, Nhà, nước tồn dãn, của từ ng g ia đ ìn h m ỗi công dán".

Đ ể đáp ứng nhu cầu cáp bách biên soạn giáo trình "Máy th iết bị lạ n h ” d ù n g cho chương trĩn h tcỊO Cao dà n g Công nhãn Điện lạnh.

K hác với giáo trìn h "Kỹ th u ậ t lạ n h sỏ" N X B GD 1996 (in lần 4) d ù n g cho trường Đ ại học k ỹ th u ậ t, giáo trĩn h "Máy T h iế t bị lạnh" kh ô n g đ i sâu vào lý th u yế t tin h toán m đ i sâu giới thiệu k ế t cáu, cáu tạo, nguyên lý m việc, p h n g p h p vận hành, d u y tu, bảo dưỡng, sửa chữa, lự a chọn th iế t bị p h ù hợp n h ằ m cung cấp cho học viên kiến thức thực tế v ì m y lạ n h d ề có th ề n ấ m bất ứ ng d ụ n g tốt n h ấ t trong thực tể.

L ầ n tái bổ sung thêm p h ầ n 1.4 (chương 1) : nhắc lại các kiến thức ca kỹ th u ậ t nhiệt, v ì kiến thức trĩn h bầy dễ hiểu, đơn giản, h ìn h vẽ p h ầ n lón nguyên lý hoạt động hìn h ảnh, ph ố i cảnh, cảc tín h toán củng rát đơn giản, ngắn gọn chủ yếu theo các giá trị k in h nghiệm , đ ịn h hướng.

bị lạ n h tấ t ngành đ a n g có liên q u a n tới lạnh Do m áy lạ n h nén hơi đ a n g s d ụ n g chủ yếu n a y nên g iá o trìn h củng kh ô n g giới th iệu m y lạ n h h ấp th ụ ejêctơ, nén k h í c h ỉ đ i sâu giởi thiệu m y

lạ n h nén hơi.

Phân công biên soạn :

PG S T S N g u y ễ n Đức L ợ i : chương 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 PG S T S P h m V ăn T ù y : chương 6, 7, 10, 11

Giáo trìn h ch ắ n kh ô n g trá n h kh ỏ i th iế u sót, c h ú n g tơi m o n g n h ậ n được ý kiế n đ ó n g góp đ ể giáo trin h ngày hoàn th iệ n Các ý kiến x in g i N X B Giáo d ụ c Việt N a m 81 T rầ n H n g Đạo, H N ộ i ; Tel. 8222393 ; N R 7165860.

X in trâ n trọng cảm ơn.

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Từ lâu, người biết làm lạn h sử dụng lạnh Cách k hoảng 5000 năm , người đ ã b iết bảo q u ản lương thự c thự c phẩm tro n g h a n g động n h iệt độ th ấ p m ạch nước ng ẩm n h iệ t độ th ấ p chảy qua

Các tra n h vẽ trê n tư n g tro n g kim tự th p Ai cập cách 2500 -ỉ- 3000 năm mô tả cảnh nơ lệ q u t bình gốm xốp cho nước bay làm m t không khí

Cách 2000 n ăm người Ấn Độ T ru n g Quốc biết trộ n muối vào nước nước đá đ ể tạo n h iệ t độ th ấ p

Tuy nhiên, kỹ th u ậ t lạn h đại b ắ t đ ầ u từ th ế kỷ 18 19 với kiện b ậ t :

1750-1755 : Giáo sư \V.Cullen đ ã làm cho nước tro n g cốc đ ặ t tro n g m ột chuông th ủ y tin h hóa đá nhờ h ú t chân không tro n g chuông 1761-1764 ; J Black p h t n h iệt ẩn ngư ng tụ n h iệ t ẩn hóa 1780 : C louet M onge lẩn đ ầu tiê n hđa lỏng khí SO2

1810 : Leslie ch ế tạo m áy lạn h hấp th ụ H 2O/ H 2SO4 1823 ; P a rad a y s cơng bố cơng trìn h hóa lỏng khí 1824 : C a rn o t khám phá định lu ậ t n h iệ t động II

1834 : P e rk in s đ ăn g ký bằn g p h t m inh vể m áy lạn h nén đầu tiê n trê n th ế giới H ỉn h 1.1 giới th iệ u m áy lạ n h đầu- tiê n chạy b ằ n g e te P e rk in s ch ế tạo

l l ìn h l.-l Máy lạnh nén đẩu tiên chạy ete Perkin.s ché tạo ;

1 - máy nén ; - dàn ngilng ;

3 - van tiết lưu ; - dàn bay ; w - nước, làm mát ;

1835 : T h ilo rer hóa rá n khí CO2 (đá khơ)

1842-1843 : M ayer Jo u le kh ám p h đ n g lư ợ n g n h iệ t c ủ a công (đ ịn h lu ậ t n h iệ t đ ộ n g I)

1845 : G orrie c h ế tạo m áy nén khí đ ầu tiên 1852 : Thom son (Kelvin) p h t m inh r a bơm nhiệt

1856-1859 : H a rriso n hoàn th iệ n m áy lạn h nén môi c h ấ t etylete 1858 : T ầu hỏa lạn h chở thực phẩm đ ầ u tiê n h o t động Mỹ 1859 : C arré p h t m inh m áy lạn h hấp th ụ N H 3/ H 2O

1861 : M ort Nicolle xây dự ng m áy kết đông th ịt đ ầ u tiê n Sydney 1865 : Xây dự ng kho lạnh đầu tiê n Mỹ

1869 : A ndrew lẩ n đ ầ u tiê n c ắ t nghĩa vê điểm tới hạn

1869 : H am m ond chuyên chở th ịt tươi tro n g to a tẩ u hỏa lạnh 1871 : T ellier c h ế tạo m áy lạn h nén chạy m etyl ete đ ẩu tiên 1873 : V an d e r W aals công bố phương trìn h trạ n g thái

1874 : Linde chế tạo m áy lạn h nén N H đ ẩ u tiên 1874 : P ic te t c h ế tạo m áy lạn h nén SO2 đ ầu tiên

1876 : T ellier tổ chức tầ u th ủ y lạnh đầu tiê n chở th ịt đông lạnh xuyên lục địa

1878-1882 : Xây dựng kho lạnh đông cỡ lớn đẩu tiên Mỹ, Anh Achentina 1884 : T ẩu hỏa điều hịa khơng khí đ ầ u tiê n k h án h th n h chạy tu y ến đường

B a ltim o re - Ohio

1895 : Linde chế tạo m áy hóa lỏng khơng khí đẩu tiên 1904 ; M ollier xây dự ng đổ th ị h - s Igp- h

1906 ; N e rn s t p h t Định lu ậ t n h iệ t đpng th ứ III 1908 : K am erlỉngh O nnes htía lỏng heli (4K)

1910 : L eiblanc chế tạo m áy lạn h ejectơ đẩu tiên

1911 : C a rrie r đ ặ t n ề n m đng cho kỹ th u ậ t điểu hịa khơng khí 1930 : Sản x u ấ t frn cơng nghiệp

1944 : Điều hịa khơng khí trê n m áy bay Mỹ ; r a đời m áy lạn h hấp thụ H 20/L iB r Mỹ

1954 : Chu trìn h S tirlin g dù n g H N tạo n h iệ t độ -150 H- -2 °c 1959 ; Chu trình máy lạnh nén khí GIFFORD MC MAHON (-2 H— 260°C) 1960 : Máy n é n trụ c vít sử dụng tro n g kỹ th u ậ t lạnh

1986 : Siêu dẫn n h iệ t độ cao (BEDNORZ M UELLER)

1987 : N ghị định M ontreal cấm írn làm suy giảm tầ n g ozôn R l l , R12, R13B1, R I 13, R I 14, R I 15

1989 : Tạo n h iệt độ 1.10“ ^K B eyreuth

Brow n Bovery (Mỹ) chế tạo H ình 1.3 giới th iệ u m áy lạn h dùng sức người đ ể vận hàn h Ấn Độ làm lạnh nước muối đ ể làm kem đá vào k h o ản g năm 1912

N gày nay, kỹ th u ậ t lạn h đại tiế n n h ữ n g bước r ấ t xa, cd trìn h độ khoa học kỹ th u ậ t ngang với n g àn h khoa học kỹ th u ậ t khác P h ạm vi n h iệ t độ ngày mở rộng Con người đ an g dần d ần tiế n tới n h iệ t độ không tu y ệt đối P h ía n h iệ t độ cao th iế t bị ngưng tụ, cđ th ể đ t tới 100°c

phục vụ cho m ục đích sấy, sưỏi, th a n h trù n g , triệ t khuẩn, chuẩn bị nước ntíng Đây ứng dụ n g bơm n h iệ t góp p hần th u hổi n h iệ t th ải, tiế t kiệm n ă n g lượng sơ cấp Công s u ấ t m áy mở rộng từ m áy lạn h nhỏ tro n g phịng th í nghiệm đến tổ hợp h n g triệ u W att tru n g tâm điểu tiế t không khí,

H iệu s u ấ t m áy tă n g lên, chi phí vật tư chi phí n ă n g lượng cho m ột đơn vị lạn h giảm , tu ổ i thọ độ tin cậy tăn g Mức độ tự động hda tả n g lên rõ rệ t N hữ ng th iế t bị lạn h tự động htía hồn to àn d ầ n d ầ n th a y th ế th iế t bị th ao tá c b ằn g tay

H ìn h 1.2 Máy lạnh kiêu kín đầu tiên, mơi chất so a - bình ngưng ; b - đổi trọng ; c - nưóc làm mát, d - dầu bôi trơn, d - chi tiết gạt dầu ; f - s o ^ ngưng tụ ;

g - bình bay ; h - nước muối thân máy quay bánh đà trục khuỷu, riêng xilanh đứng, pitlông chuyển động lên xuổng trục khuỳu quay

xuổng trục khuỳu quay

H ìn h 1.3 Máy kem, máy đá (h.1,2) chạy súc người Ấn Độ năm 1912

1.2 Ý NGHĨA KINH TẾ

Bảo quản thực phẩm

Lĩnh vực ứ n g dụng q u a n trọ n g n h ấ t kỹ th u ậ t lạnh dùng đ ể bảo quản thực phẩm Theo th ố n g kê khoảng 80% n ăn g su ấ t lạnh sử dụng tro n g công nghiệp bảo quản thực phẩm Thực phẩm hầu h ết sản phẩm dễ bị ôi th iu hư hỏng vi kh u ẩn gây Nước ta có khí hậu n h iệ t đới ntíng ẩm nên q trìn h th iu thực phẩm xảy r a n h a n h chtíng

B ảng 1.1 giới th iệu thời h n bảo qu ản m ột số loại th ự c phẩm theo n h iệ t độ bảo quản

BẨ N G 1.1 S ố n g y b ả o q u ả n p h ụ t h u ộ c v o n h i ệ t đ ộ d ố i v i c , t h ị t b ò , g ia c ẩ m

N hiệt độ Cá Thịt bò Gia cầm

*

20°c 2

10 16 5

+ 15 30 1

-1 40 100 70

-2 110 1000 230

-3 230 2300 800

Thực ra, thời gian bảo q u ả n phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ ẩm , phương pháp bao gói, th n h p h ẩn khơng khí nơi bảo q uản, c h ấ t lượng bán th n h phẩm , n h n g n h iệt độ đóng vai trò q u a n trọ n g n h ất

N gày nay, công nghiệp thự c phẩm x u ấ t đ a n g giữ m ột vai trò h ế t sức qu an trọ n g tro n g n ề n kinh t ế nước ta công nghiệp ch ế biến thực ph ẩm không th ể th iế u n h ữ n g tra n g th iế t bị đại n h ấ t kỹ th u ậ t lạnh

Sấy thăng hoa

S ản phẩm sấy đ ầ u tiên k ết đông xuống - 20 °c sau sấy bằn g cách h ú t chân không nên c h ất lượng sản phẩm giữ nguyên vẹn Khi sử dụng sản phẩm tá i hấp th ụ nước giữ nguyên trạ n g th i b a n đ ẩ u vê ch ất lượng, m ầu sác, m ùi vị giá th n h sấy th ă n g hoa r ấ t đ ắ t nên ứ n g dụng cho thự c phẩm m chủ yếu cho n g àn h y, dược

Cơng nghiệp hóa chất

ứ n g d ụ n g q u an trọ n g n h ấ t tro n g cơng nghiệp hóa c h ấ t việc htía lỏng tách khí cơng nghiệp sả n x u ấ t khí clo, am oniắc, carbonic, su n íu rơ , clohydric, loại khí đốt, khí sinh học, khí th iê n nhiên ; ho'a lỏng tách khơng khí

H óa lỏng tác h khí từ khơng khí ng àn h công nghiệp co' ý ng h ĩa r ấ t to lớn ngàn h luyện kim, ch ế tạo m áy ngành kinh t ế khác kể y học sinh, học ô x y nitơ sử dụng nh iều lĩnh vực khác n h a u hàn, c ắ t kim loại, sản x u ấ t ph ân đạm , làm c h ấ t tả i lạnh •các loại khí trơ nh heli, argon sử dụng tro n g nghiên cứu v ậ t lý, tro n g cơng nghiệp hóa c h ấ t sả n x u ấ t bóng đèn Kỹ th u ậ t lạn h hỗ trợ đắc lực tro n g công nghệ sả n x u ấ t vải, sợi, tơ, cao su n h â n tạo, phim ảnh n h iệ t độ đtíng vai trị q u a n trọ n g tro n g phản ứng ho'a học nên người ta sử d ụ n g lạnh đ ể điều kh iển tốc độ p h ả n ứ ng hóa học

Điều hịa khơng khí

Đ iều hịa khơng khí cơng nghiệp tiệ n nghi ngày không th ể th iếu thực p h t triể n r ấ t m ạnh mẽ Các yêu cẩu nghiêm n g ặ t vể n h iệ t độ, độ ẩm

th n h p h ẩ n khơng khí tro n g quy trìn h cơng nghệ sả n x u ấ t nh ự vải sợi, in ấn, thuốc lá, điện tử, vi điện tử, m áy tính, q u an g học, khí xác n h ấ t th iế t phải có điều hịa khơng khí

Các dịch vụ n h khách sạn, du lịch cũ n g không th ể th iế u điều hòa tiệ n nghi tấ t n g n h y tế, th ể dục th ể thao, giao th ô n g vận tải, vui chơi giải tr í khơng th ể th iế u điều hịa khơng khí

N gày nay, kỹ th u ậ t lạn h đ ã th â m nh ập hỗ trợ cho h n g tră m ng àn h kinh tế khác n h a u có th ể kh ẳn g định rằ n g đ ể xây dự ng m ột nước Việt N am giấu m ạn h với n ể n công nghiệp đại không th ể không quan tâ m đến việc xây dựng p h t tr iể n n g n h lạn h ng àn h điểu hịa khơng khí

1.3 CÁC LOẠI MÁY LẠNH THƠNG DỤNG

Có nhiều phương pháp làm lạn h khác n hau, phương pháp làm lạn h có nguyên lý làm việc sơ đổ th iế t bị riêng N hiểu phương pháp làm lạn h có ý nghĩa vể m ặ t lý th u y ết, nh iều m áy lạn h ứng dụ n g tro n g phạm vi phịng thí nghiệm , cđ m ột số phương pháp làm lạn h có ý nghĩa thự c tế ứ n g dụ n g rộng rãi tro n g sản x u ấ t đời sống tro n g đđ có m áy lạn h nén hơi, m áy lạn h hấp th ụ , m áy lạnh ẹịectơ, m áy lạn h nén khí m áy lạn h n h iệt điện Máy lạn h nén loại sử d ụ n g nhiều n h ấ t, giáo trìn h d n h riê n g để giới th iệu m áy lạnh nén hơi, nhiên ph ần giới th iệu sơ lược loại m áy lạn h nêu

1.3.1 Máy lạnh nén hơi

Định nghĩa : Máy lạn h nén loại m áy lạnh có m áy nén đ ể h ú t môi c h ấ t có áp su ấ t th ấ p n h iệ t độ th ấ p th iế t bị bay nén lên áp su ấ t cao n h iệ t độ cao đẩy vào th iế t bị ngưng tụ Môi

c h ấ t lạn h tro n g m áy lạn h nén cđ biến đổi p h a (bay th iế t bị bay n g n g tụ th iế t bị n g n g tụ ) tro n g chu tr ìn h m áy lạnh

Cấu tạo : H ình 1.4 giới th iệu sơ đổ th iế t bị m áy lạn h nén

Máy lạn h n én bao gồm p hận m áy nén, th iế t bị ngư ng tụ, van tiế t lưu th iế t bị bay C húng nối với n h a u b ằn g đường ống th eo th ứ tự biểu diễn trê n hình vẽ Mơi c h ấ t lạn h tu ầ n hoàn biến đổi pha tro n g hệ th ố n g lạnh Các trìn h bao gổm :

1 - ; Q uá trìn h n é n đoạn n h iệ t sinh th iế t bị bay ;

2 - : Q uá trìn h ngư ng tụ áp su ấ t cao n h iệ t độ cao ;

Ilìn h 1.4 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén MN - máy nén ; NT - thiết bị ngUng tụ ;

TL - van tiết lưu bình NT làm mát nước thải lượng nhiệt bình BH thu lượng lạnh Q mơi trường trực tiếp

hoặc gián tiép qua nước muối

3 - : Q uá trìn h tiế t lưu đ ẳng en ta n p y ;

4 - : Q uá trìn h bay áp su ấ t th ấ p n h iệt độ th ấ p tạo r a hiệu ứng lạnh Các loại môi c h ấ t th ò n g am oniac loại freôn Tùy theo môi c h ấ t sử d ụ n g tro n g m áy m hệ th ố n g có đặc điểm riên g cẩn m ột số th iế t bị phụ riêng

ứ n g dụng : Được ứ n g dụ n g rộng rãi tro n g t ấ t n g n h kinh tế

1.3.2, Máy lạnh hấp thụ

Định nghĩa : Máy lạn h hấp th ụ m áy lạn h sử dụ n g n ă n g lượng d n g n h iệ t để h oạt động Máy lạn h hấp th ụ có phận ngưng tụ, tiế t lưu bay giống m áy lạnh nén R iêng m áy n én th ay

b ằng m ột hệ th ố n g bình hấp th ụ , bơm du n g dịch, bình sinh tiế t lưu dung dịch H ệ th ố n g th iế t bị chạy b ằng n h iệt n ă n g (như nước, đốt nđng) thự c chức n ă n g m áy nén "hút" sinh r a từ bình bay "nén" lên áp s u ấ t cao đẩy vào bình ngưng tụ nên gọi m áy nén n h iệt (hình 1.5)

Cấu tạo : H ình 1.5 mơ t ả ngun lý cấu tạo m áy lạn h hấp th ụ Các th iế t bị ngưng tụ , tiế t lưu, bay trìn h -3 , -4 , -1 giống m áy lạn h nén R iêng m áy n én n h iệt cd th iế t bị bình hấp th ụ , bơm d u n g dịch, b ìn h sinh van tiế t lưu dưng dịch bố trí trê n hình 1.5 Ngồi mơi c h ấ t lạnh, tro n g hệ th ố n g cịn ctí d u n g dịch hấp th ụ làm nhiệm vụ đư a môi c h ấ t lạn h từ vị trí đến vị trí D ung dịch sử dụ n g th n g am oniac/ nước nước/ litibrom ua

Ilình 1.5 Sơ đổ nguyên lý máy hấp thụ SH - bình sinh ; HT - binh hấp thụ ; BDD - bơm dung dịch ; TLDD - tiết lưu dung dịch ; kí hiệu khác giống h.1.4 Binh hấp thụ đưỢc làm mát nước thải lượng nhiệt A ; Bình sinh gia nhiệt nước tiêu thụ lượng nhiệt Q^

Hoạt động : D ung dịch loăng tro n g bình hấp th ụ có khả n ă n g hấp th ụ mơi ch ất sinh bình bay để trở th n h du n g dịch đậm đặc Khi dung dịch trở th n h đậm đặc bơm du n g dịch bơm lên bình sinh du n g dịch gia n h iệt đến n h iệt độ cao (đối với du n g dịch am oniac/nước khoảng 130°C) am oniac th o t r a khỏi du n g dịch vào bình ngưng tụ Do am oniac th o t ra, d u n g dịch trở th n h dung dịch loãng, q u a van tiế t lưu dung dịch vể bình hấp th ụ tiếp tụ c chu kỳ đây, có hai vịng tu ầ n hồn rõ rệt

- Vịng tu ầ n hồn dụ n g dịch : H T - B D D - S H - TLDD trở lại HT, - Vòng tu ầ n hồn mơi ch ất lạn h l-H T - B D D - S H - - - -

Trong thực tế từ ng loại cặp môi chất : amoniac/nước nước/litibrom ua với yêu cẩu hồi n h iệt đặc biệt m áy có cấu tạo khác n h a u [ 1]

ứ n g dung : ứ n g dụ n g rộng rãi tro n g xí nghiệp có n h iệ t th ả i dạn g nước nóng

H ìn h 1.6 Sơ đồ nguyÊn lý máy lạnh nén khí

1.3.3 Máy lạnh nén khí

Định nghĩa : Máy lạnh nén khí loại m áy lạn h cổ m áy nén n h n g môi chất d ù n g tro n g chu trìn h khơng th ay đổi tr n g th ái, th ể khí Máy lạn h nén khí cđ th ể có khơng có m áy d ãn nở

Cấu tạo : H ìn h 1.6 mơ t ả sơ đổ nguyên lý m áy lạn h nén khí co' m áy d ân nở Các th iế t bị gổm ; m áy nén khí, bình làm m t tru n g gian, m áy d ân nở buổng lạnh Môi c h ấ t thư ng khơng khí chu trìn h chu trìn h hở

Hoạt động : Máy n én m áy dãn nở th n g kiểu tu rb in , láp trê n m ột trụ c C ần tiêu tốn m ột công n é n đ ể h ú t khí từ buồng lạn h nén lên áp s u ấ t cao n h iệt độ cao trạ n g th i sau đưa vào làm m t bình làm m t nhờ th ả i n h iệt cho nước làm m át Sau làm m t khí nén đư a vào m áy d ãn nở d ã n nở xuống áp s u ấ t th ấ p n h iệ t độ th ấ p phun vào buổng lạnh Q uá trìn h d ãn nở tro n g m áy dãn nở co' sinh ngoại cơng có ích Sau th u

n h iệ t môi trư n g cần làm lạnh, khí lại h ú t vể m áy n é n tiếp tụ c chu trìn h lạnh

ứ n g dụng : Máy lạn h nén khí sử dụ n g h n chế tro n g m ộ t số cơng trìn h điều hịa khơng khí, n h n g sử dụ n g rộng rãi tro n g kỹ th u ậ t lạn h sâu cryo d ù n g để hđa lỏng khí

1.3.4 Máy lạnh ejectơ

Định nghĩa : Máy lạnh ejectơ m áy lạn h m q u trìn h nén môi c h ấ t lạn h từ áp su ấ t th ấ p lên áp s u ấ t cao thự c nhờ ejectơ G iống m áy lạn h hấp thụ, m áy nén k iểu ejectơ kiểu "máy nén nhiệt", sử d ụ n g động n ă n g dịng để nén dịng mơi c h ấ t lạnh

Cấu tạo : H ìn h 1.7 Mô tả cấu tạo m áy lạn h ejectơ nước

Hoạt động : Hơi có áp s u ấ t cao n h iệ t độ cao sinh r a lò dẫn vào ejectơ T rong ống phun, th ế n ă n g biến th n h động n ă n g tốc độ chuyển động tă n g lên theo lạn h tạo sinh bình bay H ỗn hợp cơng tác (hơi nóng) lạn h vào ống tă n g áp, áp s u ấ t hỗn hợp tă n g lên tốc độ giảm H ỗn hợp đẩy vào bình ngư ng tụ Từ bình ngưng tụ, nước ngư ng chia làm đường, ph ẩn lớn bơm nén lò m ột p h ầ n nhỏ tiế t lưu trở lại bình bay đ ể bay làm lạn h c h ất H ìn h 1.7 Nguyôn lý cấu tạo máy lạnh ejectơ nước

tải lạnh nước Máy lạnh ejectơ cđ cấp áp s u ấ t Pjj >P|^ > p áp s u ấ t công tác, áp s u ấ t ngưng tụ áp s u ấ t bay

ứng dụng : Thường sử dụng để điều hịa khơng khí đặc biệt xí nghiệp

ctí nguồn thừa, rihiệt th ải có th ể tậ n dụng

H iệu ứng n h iệt điện P e ltie r p h t

1.3.5 Máy lạnh nhiệt điện

Định nghĩa : Máy lạn h n h iệt điện m áy lạnh sử dụ n g cặp n h iệ t điện tạo lạnh theo hiệu ứng n h iệt điện hhy hiệu ứng P eltier

hiện năm 1934 : N ếu cho dòng điện chiều qua vòng dây dẫn kín gồm hai kim loại khác n h a u nối tiếp n h a u th ì m ột đ ầu nối nóng lên m ột đẩu nối lạnh

Cấu tạo : H ình 1.8 Mô tả cấu tạo cặp nhiệt điện

Hoạt động : Khi bố trí cặp kim loại bán dẫn khác tín h với th a n h có cánh tả n n h iệt hình 1.7 cho dòng điện chiều chạy q u a m ột p hía lạn h với n ă n g s u ấ t lạnh Qo m ột phía nóng lên với n ă n g s u ấ t n h iệt Qr N ếu đổi tiếp điểm điện, nguồn ntíng nguồn lạn h đổi theo

ứ n g dụng : Máy lạn h n h iệ t điện thư ng co' n ă n g su ấ t lạn h r ấ t nhỏ (Q < 100W) sử dụng tro n g phịng th í nghiệm T ủ lạn h n h iệt điện hay sử dụng tro n g dịch vụ du lịch, y t ế với hai chức n ă n g làm lạnh sưởi ấm với nguồn điện acquy ôtô r ấ t tiệ n lợi

H ìn h 1.8 Nguyên lý cáu tạo máy lạnh

I nhiọt điện

1 - có cánh tàn nhiệt phía nóng ; 2, - cặp kim loại bán dẫn khác tính ; - có cánh nhiệt phía lạnh ; - nguổn điện chiêu

1.4 NHẮC LẠI CO S ỏ KỸ THUẬT NHIỆT

1.4.1 Mở đầu

Kỹ th u ậ t n h iệt m ột m ôn khoa học nghiên cứu biến đổi v ật c h ấ t th ay đổi n h iệt độ, phương pháp sả n x u ấ t sử dụ n g n h iệt, n h ữ n g quy lu ậ t biến đổi nhiệt th n h công, n h ữ n g nguyên lí cấu m áy mtíc thự c biến đổi nhữ ng phương pháp, nguyên lí d ụ n g cụ để đo n h iệ t độ, tru y ề n n h iệ t n h iệt lượng công vv

Cho đến đầu th ế kỉ 18 người ta cho rằ n g n h iệ t m ột loại v ậ t c h ấ t không cđ trọ n g lượng Khi đưa n h iệ t vào m ột v ậ t đđ, v ậ t đđ ndng lên ngược lại rú t n h iệt th ì v ật đđ nguội Việt N am nói riên g phương Đơng (T ru n g Quốc) nói chung, người ta coi n h iệ t (hỏa) m ột tro n g n ăm "nguyên tố" (kim , mộc, thủy, hỏa, thổ) để cấu tạo nên vũ trụ Đ ến cuối th ế kỉ 18 n h bác học vỉ đại N ga : Lôm ônôxốp Ý B ernoulli đ ã xác định c h ấ t n h iệt vận động ph ân tử vô bé (nguyên tử p hân tử) v ật chất Từ lý th u y ế t sở n h iệt hình th n h p h t triể n n h a n h chóng đư a đến

cách m ạn g làm th a y đổi to àn th ế giới, tiê u b iểu m áy nước, tu rb in nước, động đốt tro n g , m áy lạnh bơm nhiệt

1.4.2 Những thông

T rạ n g th i m ột c h ấ t xác địn h qua tín h c h ấ t ho'a học, khối lượng m, th ể tích V n h iệ t độ t T ấ t cà tín h c h ấ t khác có th ể xác định q u a q u a n hệ to án học n h ữ n g th ô n g số trạ n g th đó, ví dụ áp s u ấ t p , th ể tích riê n g V

và n h iệ t d u n g riê n g c v.v m ột trạ n g th i n h ấ t định v ật c h ấ t có th n g số n h ấ t định, th ô n g số gọi th ô n g số trạ n g th i v ậ t chất

N h i ệ t đ ộ v t r n g t h i c ủ a v ậ t c h ấ t

Nhiệt độ

Số

trạng thái

bản

1

2Ị2°F 'Sio

2 0

t

ISO

170

150

1

130

120

110

1 O

9 SO ■3íS-20 10 o°

Đ/e/n nưvc sõi

T/nh c/ỉu^entữ‘C sang ‘‘F

ị

.

5

.ặ Tinh chuyên Tữ °Fsany''c

t ° C = ệ ( t r -32)

I

Điêm nước đong băng

m

H ìn h 1.9 Quan hệ nhiệt độ °c, K °F

N hiệt độ b iểu th ị trạ n g th i n h iệ t v ậ t c h ấ t n g lạnh N h iệ t độ m ức độ vận động ru n g động tru n g bình ph ân tử tro n g nội v ậ t c h ất thời điểm C àng làm lạn h v ậ t c h ấ t th ì m ức độ ru n g động p h â n tử nhỏ N ếu làm lạn h v ậ t c h ấ t đến n h iệt độ - ,

15°c

th ì t ấ t ru n g động ph ân tử biến m ất N h iệ t độ t = -2 ,1 °C gọi "nhiệt độ không tu y ệ t đối"

H ệ đơn vị quốc t ế SI sử dụng n h iệ t độ bách p h â n Celsius (°C) n h iệ t độ Kelvin (K) 0°c ứng với n h iệt độ củ a nước đá đ a n g ta n 100°c ứng với nước nguyên ch ất đ a n g sôi, điều kiện tiêu chuẩn (áp s u ấ t p = l a t m = 1,01325 b a r =760 m m H g) T rong kỹ th u ậ t người t a th n g sử dụ n g n h iệ t độ K elvin K kí hiệu T(K) OK ứng với nhiệt độ khơng tu y ệ t đối 0K = -273,15°c, TK = t° c + 273,15.

H ệ đơn vị Anh - Mỹ sử d ụ n g n h iệt độ F a h re n h e it (°F) 1°F = /9 ° c vàO ”C ứng với 32 °F, 100 ° c ứ n g với 212° F Tính chuyển đổi theo cơng thứ c :

t° c = (t°F - 32)

t°F = 32 + ^ t° C

Trạng thái

V ật c h ấ t tổn tạ i tr n g th i th ể rắn , th ể lộng th ể T rạ n g th v ậ t c h ấ t q u y ế t đ ịn h th ô n g số tr n g th i áp s u ấ t, n h iệ t độ n h iệ t dung

n

wo°c

: ■

Pha h o i

'■\'(phàn ỶÙ'chuỊ/èhđ ộ n gỶự'do)

- - / / y Nhiệp ân

hóaho'/

0'c

- 273.15“C {Điểm khàngiugẽt dò/)

'I

hiệt dong' thệ răn

Nhiệtdungrmg

Nhiệt lư’ựng ã

Đ ể h iểu rõ khái niệm trạ n g th rắn , lỏng v ậ t c h ấ t ta lấy nước làm ví dụ N ếu cđ m ột cục nước đ th ể rắ n cấp n h iệ t cho nđ, cục nước đ nóng dẩn lên đến 0 °c nd

b đầu hóa lỏng Từ lúc b ắ t đẩu hóa lỏng đến hóa lỏng hồn tồn, nước đá th u n h iệt nh iên n h iệ t độ k h ô n g t ă n g v giữ n g u y ê n 0°c Sau hđa lỏng hoàn toàn, nước lại b ắ t đ ầ u tâ n g n h iệt độ Tới 100“C nước b đầu sôi N ếu cấp n h iệt tiếp tụ c nước tiếp tụ c sôi n h iệt độ không đổi S au sôi hết, tiếp tục cấp nhiệt, n h iệ t độ khơng khí tă n g lên H ình 1.10 biểu th ị quan hệ n h iệt độ, n h iệt lượng trạ n g th i nước từ n g thời điểm khác

nhau l-l®- Quan hệ nhiệt độ, nhiệt lượng trạng thái cùa nuốc - P h a rá n (hoặc th ể rán ) có th ể tích n h ấ t định hình d n g cố định Các phân tử sáp xếp cđ t r ậ t tự liên k ết với n h a u b ằn g lực liên kết m ạn h (ctí th ể có cấu trú c tin h th ể xác định)

- P h a lỏng (hoặc th ể lỏng) có th ể tích xác định n h n g hình d n g khơng cố định Lực liên kết ph ân tử nhỏ hơn, chúng trư ợ t lên nh au dễ dàng

- P h a (hoặc th ể hơi, th ể khí) khơng có th ể tích n h ấ t định khồng có hình dán g cố định C húng co' th ể bị nén lại dân nở r a tùy theo không gian cho trước Lực tư ng tá c phân tử nhỏ Cđ th ể hòa trộ n dễ dàng vào

Á p suất

Ấp s u ấ t lực tá c dụ n g v ật c h ấ t lên m ột đơn vị diện tích th n h bình chứa Đơn vị đo áp s u ấ t N/m^ N gồi người ta cịn sử d ụ n g nhiều đơn vị đo khác atm osphe v ậ t lí, atm osphe kỹ th u ậ t, bar, m m cột nước, m m cột th ủ y ngân, T o rr kG/ cm^ Đơn vị đo theo hệ SI P ascal (1 Pascal = IN/m ^) bội số k P a (103 P a), b a r (10^ Pa), M Pa (10^ Pa)

B ảng 1.2 Giới th iệ u cách tín h n h ữ n g đơn vị đo áp s u ấ t khác nh au r a đơn vỊ đo M Pa

h/h/ẹtdi/ng thẽ’hhg

tro n g :

p =

p - áp su ấ t, N/m^, P a ; F - lực, N ;

A - diện tích, m^

A ’ N m'‘

BẨNG 1.2 Q u an h ệ d n vị M P a v c c đ n vị k h c

1 bar = 0,1 MPa

1000 T o rr = 1000 mm Hg = 0,133322 MPa 1000 mm H 2O = 9,81 lO"’ MPa IkG/cm^ = la l (1 atm osphe kỹ thuật) = 9,81.10'^ MPa atm (1 alm osphe vật 1!) = 1,01325 10 ' MPa PSI (bàng/in vuông) = 6,895 10'^ MPa

- Khi ta đ ặ t m ột v ật rắ n (hỉnh 1.1 la ) lên m ột diện tích th ì áp s u ấ t phân đêu trê n diện tích

- Khi ta chứa nước tro n g bình th ì áp s u ấ t đáy bình nh au ng áp s u ấ t th n h bên tă n g d ầ n theo chiều cao cột nước (h l l l b )

c)

Ilìn h 1.11 Áp suất cùa vậl rắn, lỏng, lẽn Ihành bình

- Khi nén (hoặc khí) vào m ột bình kín, tá c dụ n g lên phía th àn h bỉnh với giá tr ị áp s u ấ t giống (giống bóng bay)

T rong kỹ th u ậ t có m ột số khái niệm áp s u ấ t sau : áp s u ấ t khí (atm osphe), áp s u ấ t chân không, áp s u ấ t dư áp s u ấ t tu y ệt đối H ình 1.12 biểu diễn khái niệm loại áp s u ấ t khác

Ghi nhớ :

- Á p su t tu yệt đối thư ng tín h to án từ áp s u ấ t khí quyển, áp su ấ t dư chân không theo công thứ c ;

Pjj = Pb Pư (trư n g hợp lớn áp su ấ t khí quyển)

Ptđ = ~ Pck (trư ng hợp p,^ nhỏ áp s u ấ t khí quyển)

- Áp su t k h í quyền Pị^ đo B arom ét B arom ét m ột ống hình chữ u , m ột đẩu kín chân khơng, tro n g có th ủ y ngân nước M ột atm ơsphe vật lí (1 atm ) biểu th ị qua cột thủy ngân cao 760m m trê n m ặ t nước

■

;

Pư (ápsuatdu’)

(chànkkSng)

■ -

-Pafm=Pkíf-fị, 'kh/qt^i/en )

fuị/ẹf đỏi)

H ình 1.12 Các khái niệm vé áp suđl

biển 0°c N ếu diện tích ống hình chữ u lcm ^ th ì trọ n g lượng cột thủy ngân l,033kG tư ng đương với cột nước 10,33 m ét diện tích ống hình chữ u lcm ^,

4°c.

Áp s u ấ t atm osphe kỹ th u ậ t (at) quy định cho cột th ủ y ng ân 735,5m m cột nước lOm điều kiện trê n

- Áp su t chăn kh ô n g đo b ằng chân không kế (vacum et)

- Á p su ấ t d ư đo b ằ n g áp kế (m anom et) Ctí loại áp k ế đo áp su ấ t dư áp suí^'' c h ân không gọi áp chân không k ế (m ano - vacum et) (h 1.13)

H ìn h 1.13 a) áp kế ; b) chân không kế ; c) áp chân khơng kế

Thể tích riềng khối lượng riêng

T hể tích riên g m ột v ậ t tỉ số thê’ tích trê n khối lượng T h ể tích riên g kí hiệu V, đơn vị m^/kg

V n p m ’ kg

V =

V - th ể tích vật, m^ m - khối lượng vật, kg

Khối lượng riê n g giá trị nghịch đảo th ể tích riêng Khối lượng riê n g kí hiệu />, đơn vị kg/m^

f = y ’ kg/™ Do p số nghịch đảo V nên p v =

Nhiệt lượng nhiệt dung riêng

N hiệt lượng số lượng n ăn g lượng dạn g n h iệ t có th ể làm th ay đổi nhiệt độ trạ n g th (pha) m ột vật

N hư biết, ngày ta định nghĩa n h iệ t n ă n g lượng n h ữ n g chuyển động hỗn độn p h ầ n tử vô nhỏ v ật chất Đốt nđng m ột v ậ t lên nghĩa ta cấp n h iệt làm cho chuyển động phân tử v ật tă n g lên làm lạnh m ột vật, ngược lại ta làm cho chuyển động phân tử giảm

N hiệt lượng để làm no'ng làm lạn h m ột v ật đo' kí hiệu Q, đơn vị (Jun) k J (kilôdun)

Đ ịnh ng h ĩa m ột đơn vị n h iệt J (Jun) :

- Jo u l (J) m ột đơn vị n ă n g lượng (n h iệt cơng) M ột cơng có đơn vị 1J th ự c có m ột lực IN dịch chuyển m ột v ậ t m ét theo hướng lực Một n ă n g lượng 1J cũ n g thự c m ột dòng điện lA chạy qua dây dẫn với điện th ế IV q u a thời gian giây

N hư u = N m = Ws = 10"^.0,278 kWh l k J = 1000J

Trước đây, n h iệt lượng cịn có đơn vỊ calo

M ột calo (cal) n h iệ t lượng cần th iế t đ ể n â n g n h iệ t độ gam nước từ 13,5°c

lên 14,5°c ; 1000 cal = 1 kcal

T h í d ụ : Đ un 5kg nước từ n h iệ t độ 20°c lên 70°c c ần m ột n h iệ t lượng : 5kg X (70"C - 20°C) = 250 kcal

T ro n g n â n g n h iệ t độ Ik g am nước lên l ° c cần kcal, chất khác n h a u ta c ẩ n n h iệ t lượng khác n hau N h iệt lượng gọi n h iệ t du n g riên g c h ấ t đó, :

N h iệ t d u n g riêng m ộ t chát n h iệt lượng th iế t d ề nâng n h iệ t độ I k g

chất lên

l°c.

N hiệt du n g riê n g kí hiệu b ằn g c có đơn vị cũ kcal/kg°C, theo hệ SI kJ/kgK N hư vậy, n h iệ t du n g riên g nước Cj^ o ~ ^ kcal/kg°C

Sau n h iệ t du n g riên g m ột số c h ấ t rắ n c h ấ t lỏng khác (xem g 1.3)

B Ấ N G 1.3 N h i ệ t d u n g r i ê n g c c ủ a m ộ t s ố c h ấ t

kcal/kg°C kJ/kgK

Nhôm 0,217 0,909

Sắt thép 0,114 0,477

Dồng 0093 0389

Đổng thau 0,092 0,385

Plalin 0,032 0,134

Bêtông 0,210 08

Nước đá (ỏ 0“C) 0,505 2,114

Thủy tinh 0,195 816

GỖ 0,51 -ỉ- 0,65 2,14 H- 2,72

Thịt 0,75 3,14

Bia 0,90 3,768

C lycerin(15 -i- 50°C) 0,576 2,412 Dẩu hòa (20 -í- 57“C) 511 ‘2,140 Axít suníuric 0331 1,386 Nưỏc (14°C) 1,00 J8 Chấl rắn :

Các chát lòng

H ệ đo lường A nh - Mỹ sử dụ n g đơn vị n h iệ t lượng BTU viết t ắ t chữ (B ritish T h erm al U nit) với định nghĩa n h iệt luợng cần th iế t đ ể n â n g n h iệt độ bảng nước (454g) lên 1°F từ 39 lên 40°F Từ định ng h ĩa có th ể tín h đuợc :

_ _ _ cal IB T U = 454g H

9 g ,oc = 252 cal 0,252kcal

lấy trò n ; Ik ca l = 4BTU

- N hiệt lượng Q cẩn th iế t đ ể n â n g n h iệ t độ m ột v ật cđ khối lượng m từ nh iệt độ t | lên n h iệ t độ Í2 xác định b àn g công thứ c :

Q = m c At ; k J kcal (Ik c a l = 4,187 kJ) At = Ì2 - tj

tro n g đđ

Thí dụ Giải :

Q - n h iệ t lượng cẩn th iế t cấp cho vật, k J ; m - khối lượng v ật , kg ;

c - n h iệt d u n g riê n g vật, kJ/kgK ;

At - hiệu n h iệ t độ trư ớc sau cấp n h iệt, K

- Khi làm nguội làm lạnh m ộ t v ật t a tiế n hàn h tư ng tự ng Q m an g dấu âm

Đ ể đốt nóng 5kg th ép từ n h iệt độ 20°c lên 70°c cẩn n h iệ t lượng : Q = m c At

m = 5kg

c = 0,477 kJ/kgK (theo g 1.3) At = °c - 20“C = 50K

Vậy Q = , 7 = 119,25kJ

N hiệt du n g riê n g cố định m phụ thuộc vào n h iệ t độ T rong khoảng n h iệt độ tín h toán, thư ng người ta phải lấy n h iệ t'd u n g riê n g tru n g bình Tuy nhiên có th ể tín h gần đ ú n g giá trị n h iệ t dung cho N h iệt d u n g riên g c h ấ t khí không n h ữ n g phụ thuộc vào n h iệ t độ m phụ thuộc vào áp s u ấ t th ể tích nên tín h to án r ấ t phức tạp, ta x ét đến p h ần sau

Nhiệt ẩn nóng chảy nhiệt ẩn bay hơi

N hư nêu, n h iệ t lượng cấp vào rú t r a từ m ột v ậ t có th ể làm cho v ật th ay đổi n h iệ t độ trạ n g thái

Đ ể h iểu rõ khái niệm n h iệ t ẩ n nóng chảy bay ta q u a n s t lại q u trìn h biến đổi Ik g nước đá

ị p = 1 atm )

ở n h iệ t độ -2 ° c biến th n h hước (dạng lỏng) th n h (xem hìn h 1.14) áp su ấ t khí p = la tm cấp n h iệt cho

Một kg nước đ - ”C, cấp vào 10 kcal, n h iệt độ tă n g lên °c Tiếp tục cấp n h iệ t nước đá b ắ t đẩu htía lỏng Khi cấp th êm 80 kcal nước đá hóa lỏng hồn tồn Q trìn h hóa lỏng có n h iệ t độ khơng th ay đổi t = 0° c Tiếp tục cấp n h iệt, n h iệt độ nước tă n g lên, cấp thêm đủ 100 kcal, nước nóng

Biên đơỉỶ rạng t/iái fà'răn Sang/ong (Nhiệtâh hóa ĩahg)^

— Ằ Ì - i

Q iến đơì' trạng th lỏng sanghữf \ịNluệtârri hócihóỹ

c

(N hiêt ăh ngưngtụ)

-

(Nhiêtânho irăn)

S S 9

I lìn h 1.14 Sự thay đỏi trạng thái nước (rắn - lỏng ■ ỏ điẻu kiện áp suất p = latm = 760 mmHg

hơi)

lên đến 100“C Tiếp tụ c cấp n h iệ t nước hđa hơi, cấp th êm đủ 539 kcal nước hóa hồn to àn , tro n g q trìn h hóa hơi, n h iệt độ k h ô n g th a y đổi t =

100°c Sau đđ n ế u cấp n h iệ t th êm , nước tă n g n h iệ t độ

N h iệt lượng = 80 kcal dù n g đ ể làm Ik g nước đá ° c hđa lỏng hoàn toàn gọi n h iệ t ẩn hđa lỏng nước đá, n h iệ t lượng qj^jj = 539 kcal để làm Ik g nước

100°c

hđa hoàn to n gọi n h iệt ẩn ho'a N ếu trìn h tiế n hành ngược lại th ì qjjj^ = 539 kcal/kg gọi n h iệ t ẩn ngưng tụ qj^’| = 80 kcal/kg gọi n h iệt ẩn hóa rắn N h iệt ẩ n htía hơị thư ng kí hiệu r, r nước 539 kcai/kg = 2257 kJ/kg

N h :

- N hiệt ẩn h ó a ' lỏng m ột chất, n h iệ t lượng cần th iế t để làm cho m ột kg c h ấ t đd trạ n g th i rắ n f'huyển hoàn to n sa n g trạ n g th i lỏng (ở điều kiện nh iệt độ áp s u ấ t n h ấ t định), kí hiệu qj^|, kJ/kg

- N h iệt ẩn hóa m ột c h ấ t n h iệt lượng cần th iế t để làm kg chất trạ n g th i lỏng biến hoàn to àn th n h điều kiện n h iệt độ áp s u ấ t không đổi, q u trìn h ngư ng tụ n h iệt lượng th u n h iệ t lượng hóa đd ; r, kJ/kg

Q ua hình 1.14 ta cđ th ể tín h n h iệ t dung riê n g nước đá : ^nđá lO kcal

^nuckđá “ m , A t 1 kg 20° c

kcâỉ

= 0,5 7^ = 2,09kJ/kgK kg°c

và n h iệt du n g riê n g nước : ^nước = m A t

lOOkcal

Ik g 100° c = kcal

= 4,187 k J kgK

1.4.3 Nhiệt động chất khí

K h i niệm ch u n g vê chất k h í

T h ể khí m ột trạ n g th i v ậ t c h ấ t m n ă n g lượng riên g phân tử lớn n ă n g lượng tư n g tá c p h â n tử, không n h ữ n g xếp ph ân tử ctí th ể th ay đổi dễ d n g m khoảng cách p hân tử ctí th ể th ay đổi C hất khí khơng cd hình d n g n h ấ t định Ntí có hình d th ể tích b ấ t kì phù hợp với vật chứa ntí Đặc điểm ntí ctí th ể n é n

Q u a n h ữ n g nghiên cứu m ình, n h bác học Gay - Lussac rú t kết lu ận : m ột khối khí ctí n h iệ t độ

0°c

v áp s u ấ t 760m m thủy ng ân ctí th ể tích V, th ay đổi n h iệ t độ 1°C; giữ nguyên áp su ấ t cũ th ể tích th ay đổi

Từ cđ th ể r ú t làm lạn h khối khí đến n h iệt độ - ° c th ì th ể tích biến m ấ t (V = 0) Nhờ hệ này, Kelvin tìm n h iệt độ khơng ệt đối -2 ,1 ° c = OK

Tuy nhiên thự c tế, làm lạnh, trư c th ể tích khí biến m ấ t th ì ntí đ ã biến đổi trạ n g th i th n h lỏng rổi th n h rắn

T ín h chát hai k h í

Đ ể p h â n b iệt khí ta có th ể p h ân b iệt sa u :

Khí trạ n g th i q u n h iệt r ấ t cao, th í dụ ta gọi khí nitơ, khí ơxy, khí hyđrơ v.v , trạ n g th i gần với đường bão hịa khơ th í dụ nước, am oniắc, freôn v ì khí trạ n g th i n h iệt cao nên nđ có tín h c h ấ t gần giống khí lí tưởng Hơi gần đường bão hịa khơ n ê n sai lệch nhiều so với khí lí tư ng n ê n không th ể sử dụng phương trìn h tín h to án cho khí lí tư ng áp dụng cho mơi c h ấ t lạn h

Các th ô n g số tr n g th i khí : n h iệ t độ T, th ể tích V, áp s u ấ t p, e n ta n p i h en tro p i s

Đối với khí lí tưởng, th ô n g số tr n g th p, V, T cđ q u a n hệ tư ng hỗ sau : p V ^

—=— = R = const

Q uan hệ trê n gọi phương trìn h trạ n g th i khí lí tưởng tro n g : p - áp su ấ t, đơn vị N/m^ hay P a ;

V - th ể tích riêng, m ^/kg ;

T - n h iệt độ tu y ệt đối, K;

8314 J R - h ằ n g số c h ấ t khí riêng R = —ị— ;

- ph ân tử lượng c h ất khí

Q u a n hệ t r ê n xây d ự n g từ đ ịn h lu ậ t Boy - M a rio t (đ ả n g n h iệ t) Gay - Lussắc (đẳng tích) Sáclơ (đẳng áp) cho khí lí tư ng A vogadrơ

Đ ịn h lu ậ t Boy - M a rio t (Boylle - M ariotte) p v = const p.v = const

M ột lượng c h ấ t khí n h ấ t định n h iệ t độ khơng đổi th ì áp s u ấ t tu y ệ t đối tỉ lệ nghịch với th ể tích th ể tích riêng

Đ ịn h lu ậ t Gay - Lussâc

Y = const

M ột lượng c h ấ t khí n h ấ t định tro n g điều kiện th ể tích khơng th a y đổi th ì áp su ấ t tu y ệ t đối ti lệ th u ậ n với n h iệ t độ tu y ệ t đối

Đ ịn h lu ậ t Sáclơ (Charle)

M ột lượng c h ấ t khí n h ấ t định tro n g điều kiện áp s u ấ t khơng th a y đổi th ì th ể tích hay th ể tích riê n g tỉ lệ th u ậ n với n h iệ t độ tu y ệ t đối

V , V

= const ^ = const

Đ ịn h lu ậ t Avôgadrô

T rong điều kiện n h iệ t độ áp su ấ t, th ể tích mol t ấ t c h ấ t khí lí tư n g đ ề u b ằ n g n h a u T ro n g đ iểu k iện tiê u c h u ẩ n p = 1,0333 a t = l a t m t = 0°c th ì th ể tích mol t ấ t c h ấ t khí lí tư ng đểu b ằn g 22,4m^

Đối với khí thực, người ta phải dù n g phương trìn h trạ n g th g ẩ n đú n g khác để b iểu diễn sai số q u lớn dù n g phương trìn h trạ n g th i khí lí tư ng thí dụ phương trìn h Van dec Van, phương trìn h Redlich - K w ong v.v