Cuốn sách Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật và truyền nhiệt là một phần quan trọng giúp sinh viên trong quá trình học tập các môn học nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt thuận lợi hơn. Cấu trúc cuốn sách gồm có 2 phần với 12 chương, phần 1 là phần nhiệt động lực học kỹ thuật gồm 8 chương với những nội dung sau: Các thông số trạng thái; phương trình trạng thái, hỗn hợp khí, nhiệt dung riêng; định luật nhiệt động thứ nhất và các quá trình nhiệt động của chất khí; chu trình chất khí; hơi nước và chu trình thiết bị động lực hơi nước; lưu động và tiết lưu; không khí ẩm; chu trình thiết bị lạnh. Mời các bạn cùng tham khảo.
vaTRIIYENNHIET ٠٠ BBS' BBB - ٠ \ﺀ ﻹ NHÀXUẤĨBẢN ĐẠI HỌC QuOc QUOc GIA TP Hồ CH ؛MINH ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Hồng Đình Tín ٠Bùi Hải BÀITỢP NHIỆT DỘNG HỌC KỸ THUẬT VÀ TRUYỀN NHIỆT (Tái lầ n thứ tư) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH - 2012 MỤC LỤC Lời nói đầu PHẢN L NHIỆT ĐỘNG I.ự c HỌC KỸ IHUẬT Chương L CÁC THÔNG s ố TRẠNG THÁI 1.1 Áp suất 1.2 Nhiệt độ 1.3 Thể tích riêng V, m ’/kg 1.4 Nội Li, J/kg 1.5 Entanpi i, J/kg 1.6 Eiìtropi s, J/kg"K 1.7 Exergi e, J/kg Bài tập Chương PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁỊ HỗN HỢP NHIỆT DUNG RIÊNG 10 10 10 11 11 11 12 k h í, 16 2.1 Phương trình trạng thái khí lý tưíởng 2.2 Hỗn hợp khí lý tưởng 2.3 Nhiệt dung riêng (NDR) Bài tập Chương ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CIỈA CHẤT KHÍ 16 17 18 19 3.1 Định luật nhiệt động thứ 3.2 Các trình nhiệt động khí lỷ tưởng 3.3 Q trình hỗn hợp khí 3.4 Q trình nén khí Bài tập Chương CHU TRÌNH CHẤT KHÍ 26 27 2j 30 33 49 4.1 Chu trình nhiệt động 4.2 Chu trình động Cơ dốt 4.3 Chu trình tua bin khí 4.4 Chu V,٠11U trình uiiiiiỉ UỤII động ؛؛٧٧ phản piiaii luc lực Chương HƠI Nl/ỚC VÀ CHU TRÌNH THIẼT BỊ ĐỘNG Lực HƠI NƯỚC 49 51 51 53 ٧٧ 69 5.1 Hơi nước 5.2 Các trình nhiệt động nước Bài tập Chương ổ LƯU ĐỘNG VÀ TIẾT LƯU 69 70 71 6.1 Lưu động 6.2 Quá trình tiết lưu Bài tập 26 101 101 104 104 Chương KHONG KHÍ ẨM 113 7.1 Khơng ẩm 7.2 Quả trinh sâ'y 7.3 Quá trinh áiều tiết,khơng Bài tập Chương CHU TRÌNH THi Et bị l n h 113 117 8.1 Chu trinh lạnh dUng khơng 8.2 Chu trình thiết bị lạnh dUng có máy nén Bầi tập 121 125 145 145 147 151 PHẦNII T R l ^ N r a iỆ T 181 و ﺟﺊﺀأﻟﻢﺀDẪN NHIỆT 183 9.1 Dẫn nhiệt ổn định 9.2 Dẫn nhiệt không ổn định Bằi tập Chương 10 TỎA NHIỆT D ốl LƯU 183 189 192 274 10.1 Tỏa nhiệt dối 1 سtự nhiên 10.2 Tỏa nhiệt dối liAí cưỡng (dbng pha) 10.3 Tỏa nhiệt biến dổi pha Bài tập ơitũmg 17 t Ra O DỔI NHIỆT BỨC XẠ 215 216 11.1 Cấc định luật bẳn xạ nhiệt 11.2 Trao dổi nhiệt xạ cấc vật 11.3 Bức xạ chất Bầi tập C h ằ g 72 t Ri ^ N n h iệ t v TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO D ỗl NHIỆT ( 251 252 253 255 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 Tniyền nhiệt qua vdch phảng Truyền nhiệt qua vdch trụ Vdch cố cdnh Thiết bị trao dổi nhiệt Phương phấp hiệu suất - hệ số chuyển nhiệt (phương phấp e-N T U ) Bầi tập PM n/7/ PH ỤLỤC Tài liệu tham khảo 220 221 251 265 265 265 266 266 271 273 297 439 ﻻ ﻗ ﻪ 7101 0؟ ا ا 0ل 1ﺟ ﺄ أ ا 0 0ة ﻻ 0 ٤٣0ا 0 0اﻻ 00,0أ 0ﻷ ﻵط €أ 1ﺣﺐ ١ا q m n g iu p 0أأ ل ٤ر ج ٤وﺀ 1,أ 1ةا 0ا ﻷ 0ﻻ ا 0جﺀ ٦أ 0ج ٠ج ٣ 0؛ أﻷﻷ 0 8أل 0 ا 1؟ 1أ1ل1١ ؤ ﻵ ة ٤أ > ج ٤ 72ﻳ ﻖ d aﻵ ۵ف و ا 0 80 ج 0ة ا آ]\| ٤ ١ ﺐ 0أ ا١0 11ل ا 0 (1 6ج 0ﻳ ﻖ ا 0٤ا ا 1ا أ ا٠حﺳ س/ ة ٤ 0ةا ح الأ ٤ج ا 1١,آ اا 1د ج 00ا ل ا 1ج 11لما 0ا ج 1)0ا ج § 0ةااا إاآ 0ا ج 1ج 1ا 1أا لا0لآأ 0اا , 0أ> 00أ لا 0آ٣١ 0ﻟﻤﻐﻞ١ 00اأا 0 Tllгdp ^ 0 plгdτn 0ة ح 800. ky 17101, 00 ر دة n g u y b اج 0و ج ذ 0ﻻ 0ج أ ] أ ا 1\0أل ج 0ﻻ ا ٤ة ا ا 0ﺟ ﺞ ج ' 0أ٤ c ng n g h $ﻵ ج٠ﺀ ٠ر ٤ ا٣0 p lιd t 1^ 0 ﻻ 0ا٢ ﻻ 0ج0 أ ﺟﺄاا 0 .0 0ﻻ ٩ج 0ة ﺋ ﺎ ا 1أ ا 0 00 0ﻻ 1ﺻ ﺄ ] ا ﻵ ط ا ا 0ج 0 أ ا '0ل1 أ 0أ0 ? 1 أ! 0أ001 1 / 00أ!( ^ ل { أ 1أ ا 0أ ] أ 10011أل 110 ٧ 0أ 07أأ ﻷ ل ل 0أ ,أ 6أ ا ا أ /ص/ th iet bi ^٧0 ٤ﻳﺘ ﻢ ﺀ ﺀ ر ٤ ﻣﻢ ﺀ ج ﺀ/ ٧0أ 6أ٧ ١ 1ا 0ﻻاﻻ ﻵة ١؟ا0 1ﻟﻤﺎا § 0ﻳ ﺞ 1ج 1أ\1ا ﻏﺪ 0ئ 0ﻏﻞ ٤ ١ةا ﻷ ﻻ ίểا 1ﻟﻤﺎة 1.ج 1أ ا 00 0ﻻ0اا)0 1 01011 00 ٤ oangي ﺀ ﺀ ﺀ ٤ / 80 00 9أ} ky ,01011 81/ 0 أ 1أ 7أ 0 8أل 0 0 ٤ ١د ا ا ﻻ ﻵ ط £ong 011اplг 0ئ 0ا ا 0ا0 0١ﻟﻤﺎا ١ا ﻷ أ 0ا أ 11ج 0ﺑﺎ ق 1ﺟ ﺄ ا 1ا ا ﺧﻞ doy ohuyen o6 ng n glι 00011! $ 7 RUYEN NN 7 H U A VA 7 & 11/0 1 000 g iu p ndy 80أ ] ة 8ؤا ﻻ ^tron gﻟﺪة DQNG 7 NN!$ اأ 0ﻷ ج ٤٣00ئ ٧ 0 hqp أا 0 0 ? ^ 7 BAI nι t 0؟ا0 0100 1ئ l ậ p 00 0ا ١اا 0ا٠ا0 1ﻻ ٩ج0 1٣00غ ١1ا اآ 0اp 8ﻻا gﺟﺎا'0ا p 1lầ o 0161 ٩000 1ا , 100.ا 0ا 0و 0ا'00 11ﻻج ا 0ا ا ا 00 0ﻻﻟﻤﺎ'ا 00 1ﻳ ﻼ ا 11ﻵط 00ا0 1ﻟﻤﺎا ج 0ﻳ ﺞ ا 0ا ا ا 0 ج 000ا ١ﺟﻰ ة 0011 1ة1 ش 8ا 0ا 1ج 61ا ج 0ذااا ح ﻵ ؛ 1ا 1ج 0اا 0اط ج0ىاا ٤0 0ااا0 1ط ﺟﺎا 0.ج ة0 0 nhang uy vdy , trong 8&1 001 7 g id odo 6011 doo tod 1lﺀ ( 2ة 011 (160 00/0 11000 11& 001 0 81/0 10171 0 0 phuc أ 7ا 0أ 1أ ا u‘ng ddy du you 1)011 o6 ng nghí^p thι/дng gQp /.ddpأأل 0أ 6أ d ^o 6011ز ة 000ا N a o g 0ﻻ M lo ll 268ا116 01 اﻷ 1ﻏ ﺎ ا ا آ ﻻئ o 0ح؛10.01 N g 1l ohung 0ج ٤أ / 81/ g 6p 011. ! ؛N 111 dι/qo cdm أا 4ا أا ل1 0 ٠ D i n hج ٠ة1 « ٠ ? 8 Bùi Hải m ong أ ] أ ا 0أ 11أ ا 0أ ا 0 0ا ة 0ﺟﻼ 00 ٩اا ا 0ة 00 -ا 1اا اا 00ة 0؟اا ا 0ة giảف0 0^1 0 0 ^ $ 11أ (1 X in ج 00ا ا آ :؛!) 0ﺟﺎا ا ا ا 0ا ة - 7) : (0 ) 5 ااا 1 ق /أأ 1أ ا 111/00 oang q l 0 ,ﺀج ٠ه ,0 ،ﻟﺞ^ ٠ا آ 0101 hudng 7 PHẦN I NHIỆT ĐỘNG Lực HỌC KỸ THT Chương CÁC THƠNG SỐ TRẠNG THA i Thơng số trạng thái dại lượng vật lý có giá trị xác định ỏ trạng thai dó Thông số trạng thái hàm phụ thuộc vào trạng thái mà khOng phụ thuộc vào ٩uá trinh Các thông số trạng thái gồm: áp suất p, nhiệt độ T, thể tích riêng V, entanpi 1, entropi s, exergi e Trong p, V, T gọi thông số trạng thái dây cần lưu ý nhiệt lượng q, công hàm phụ thuộc vào trin h nên thOng số trạng thái 1.1 ÁP suAt Các dơn vị thường dbng dể áp suất N/m2 = Pa (Pascal) MPa = 10 قkPa bar at = 10 ةPa = I qB N/m2 = 10 جN/ni2 = 750 mm Hg = 0,981 bar = 0,981 10 جPa 735,5 تmmHg = lOm IÍ2٠ = 14,696 psi mm, Hg = 32ل33 لN/m2 (Imm Hg cbn gọi la tor) psi =1 Zbf /1٧2 = 6894,76 N/m2 Ap suất t إاyệt dô'i binh chứa dược tinh sau: - Áp suất binh chứa lớn ap suất trơi: Ptđ=Pd fPkt ٠ - Áp suâ't binh chứa nhỏ ấp suất trdi: Ptd=Pkt-Pck dây: Ptđ - áp suất tuyệt dốÌỊ Pkt - ấp suất trơi (do baromet) Pd ٠áp suất dư (do manomet) Pck - áp suất chân không (do vacumet) 10 CHƯƠNG 1.2 NHIỆT oộ Nhiệt độ biểu thị mức độ nóng lạnh vật Khi đo nhiệt độ người t,a thường dùng thang đo nhiệt độ sau đây: nhiệt độ bách phân (nhiệt độ Celsius) t٥c , nhiệt độ tuyệt đô١ (nhiệt độ Kenvin) T٥K , nhiệt độ Farenheit t ٥F Quan hệ chúng sau: T.K = t c ٠f 273,15 t ٥c = - ( t ٥F - ) t٥F = 1,8 t c + 32 At(٥C) = At(٥K) At٥F = l,8At٥C Cần lưu ý có T.K thông sô" trạng thái ٠0_ 212 F Nhiệt độ điểm sôi nước 100.C t 180 khoảng chia độ 100 khoảng chia độ điều kiện áp suất tiêu chuẩn vật lý ị 32.F ٥ OF -40.F Điểm đóng băng nước 0c ị ٥ 32.F -17.8.C -40٥ c ٠٠ Để dễ dàng sử dụng phần phụ lục có bảng tính đổi c F ٩ THỂ TÍCH RIÊNG V, m^/kg Thể tích riêng th ể tích đơn vị khơi lượng V, m^/kg _ V 3/ V = ^ ٠ m /kg; G G ١ , p = — = — , kg/m (khôi lương riêng) V V 1.4 Nội NĂNG u, J/kg Nội (nội nhiệt năng) lượng phân tử chuyến động vật Nội náng khí lý tưởng phụ thuộc vào nhiệt độ xác định: Ai = U2 - U1 = Cv (t2 - ti) đây: Cv nhiệt dung riêng khơi lượng đẳng tích to Với khí thực nội náhg hàm phụ thuộc vào ba thông số p, V, T 11 CÁC THÓNG SỐ TRẠNG THẢI 1.5 ENTANPI ỉ, J/kg Entanpi định nghĩa biểu thức.: i r- u + pv Eiitanpi khí Iv tưởng phụ thuộc, vào n.hiệt độ xác định theo quan hệ: Ai = Ì2 - ii = Cp (t2 - ti) đây: Cj) - nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp Với khí thực entanpi hàm phụ thuộc VỒIO ؛cả bai thông số p, V, T 1.6 ENTROPI s, J/kg٥ K Entropi hàm trạng thái, vi phân vi phân toàn phần xác định biểu thức: ds = dq / T 1.7 EXERGI e, J/kg Chúng ta biết tất dạng lượng fngoài nhiệt năng) như: năng, điện nàng, hóa biến đổi hồn tồn thành cơng trình thuận nghịch Ngược lại dù trình thuận nghịch '١húng ta biến đổi phần lượng nhiệt thành công Chúng ta gọi exergi lượng biến đổi hồn tồn thành cơng q trình thuận nghịch Đơi với nhiệt q ta viết: q=e+a đó: e - exergi; a - anergi (là phán nhiệt không th ể biến đổi th n h công) Người ta chứng minh công thức sau: Exergi dòng chất chuyển dộng: e= -T ٥{s-s، ١) (1.1) đây: i, s - entanpi entropi chất trạng thái ban đầu io , So ٠các thơng số chát trạng thái cì cân với mơi trường có Po, To khơng đổi Exergi nhiệt lượng q nhiệt độ T: T q ^ T ( 1.2 ) đây: To - nhiệt độ không đổi môi trường Giá trị exergi mang dấu dương âm Độ lớn exergi giá trị tuyệt đơì 12 CHƯƠNG BÀI TẬP 1.1 Chỉ số Manomet lò 0,3 at, số Baroinet ٥c 785 mniHg Xác định áp suất tuyệt đôi lị Giải Áp suất tuyệt đơl lò hơi: 785 = 1,367 at Ptđ = Pd + Pkt = 0,3 + 735,5 Ptđ = 1,367 X ơ,981 = 1,34 bar 1.2 Xác định áp suất tuyệt đơl khí bình có lắp áp kế Nếu manomet 500 mmHg, Baromet áp suất khí 750 mm Hg ٥c, (ở ta coi cột áp Manomet o c , nghĩa không cần hiệu chỉnh độ giản nở cột áp này) Đáp sô": 1,69 at hay 1,666 bar 1.3 Xác định áp suất tuyệt đơl khí bình chứa có nhiệt độ 170 ٠c Manomet 500 mmHg, áp suất khí trời đo baromet 760 mmHg nhiệt độ 30 ٠c hai trường hợp: a) Coi chiều cao cột thủy ngân áp kế không đổi theo nhiệt độ b) Coi chiều cao cột thủy ngân h phụ thuộc vào nhiệt độ theo quan hệ: ho= h (l - 0,000172 t) đây: ho - chiều cao cột thủy ngân o c 1260 = 1,68 bar 760 Chiều cao cột thủy ngân manomet qui o c : G iải, a) p = Pd + Pkt = 500 + 760 = 1260 mHg; p = b) ho = h (l - 0,000172 t) = 500(1 - 0,000172 X 100) = 491,4 mmHg nhiệt độ cột thủy ngân lấy nhiệt độ trung bình nhiệt độ ngồi trời 30.C nhiệt độ bình 170.C : t = (170 + 30) = lOO.C Chiều cao cột thủy ngân Baromet qui o c : ho = h (l - 0,000172t) = 760(1 - 0,000172 30) = 756 mmHg Vậy áp suất tuyệt đơi khí bình: p = 491,4 + 756 = 1247,4 mmHg o c 1247,4 = 1.663 bar p = 750 CHƯƠNG 166 ii = i'i + riXi = 83,59 + 313,53 X 0,92 = 372 kcal/kg Do đó: /,١١„ = 404,99 - 372 = 32,99 kcal/kg Năng suât lạnh q٥; q = ii - Ì = 372 - 116,72 = 255,28 kcal/kg = 1067 kJ/kg Lưu lượng tuần hồn lãnh chát tính: ٥ q٥ 1067 = 0,562 kg/s Công suât lý thuyết động cơ: N/، = G xl^^ = 0,562 (32,99 X 4,18) = 77,5 kw ' G t'■ = 14.C t' = 9.C I ؛3 :Xét cân lượng bình ngưng tụ - ٠ ii٥ pn(l"n“ ،'n ١ = Qii == X 4,18) ٥ a = Q n، ؛l ~ ؛٠ a - 3٠؛٠2 = 677,19 kw 288,27) 0,562 :Lưu lượng nước giải nhiệt bình ngưng Q„ _ 677,19 G 4,18(14-9) Cpn(t"„-t'n) = 32,4 kg/s Xét cân lượng bình bơ؛c G G„m t' = -5٥c -2.C ٠ Gm Qc C pm (،’m - t " m ) ؛1 600 4,19[(-2)-(-5)l = 47,7 kg/s 8.16 Thiết bị lạnh có suất làm lạnh Q٥ = 290 kw Nhiệt độ bốíc tj = - 15.C, vào máy nén bão hịa khơ Nhiệt độ ngưng CHU TRÌNH THIẾT BỊ LẠNH 167 tụ NH t ;3 = 25٢^c, nhiệt độ lỏng NH vào van tiết lưu có nhiệt độ t ’ = ٥c Xác định hệ số làm lạnh, công suất lý thuyết động náng suất giải nhiệt bình ngưng tụ Đáp sơ: e = 5,4 N = 53,6 kw Qn = 343,6 kw 8.17 Một máy điều Ihòa nhiệt độ làm việc với lãnh chất R - 22, điều kiện làm việc cho sau; Nhiệt độ ngưng tụ: = 42^c Nhiệt độ bõc hơi: t،^ = o c Nhiệt độ lạnh: t،ị = 35.C Nhiệt độ nhiệt : tị = 7.C Thông sô máy nén: Đường kính piston: D =75 mm Hành trình piston: s = 62 mm Sơ" piston: z = Sơ vịng quay ciia máy nén: n = 1450 vịng/ph Xác định: a) Thơng sơ^ điểm đặc trưng chu trình b) Năng suát lạnh máy Q c) Nàng suât giải nhiệt bình ngưng Qj١j d) Công suâ"t t.iêu hao máy nén N e) Hệ số làm lạnh e Giải Trên sở thịng sơ nhiệt động (lầ cho xây dựng đồ thị T - s chu trình / Ằ٩ o I 1'١ s ► Từ bảng tímh chất nhiệt động R-2 tìm thơng số điểm đặc trưng sau: CHƯƠNG 168 Đỉểm ،( ٠ ٠ ) p(ba ٢ ) ỉ(kJ/kg) V (m3/kg) 1' 4.9 704.28 46,98 10٠ت 4.9 709.38 48,54.10-3 68 16.1 739.40 17,06.10-3 2٠ 42 16.1 715.89 14,32.10-3 42 16.1 551.98 0,89.10-3 36 16.1 542.88 0,866.10-3 4.9 542.88 Thơng thường máy diều hịa nhiệt độ việc lạnh lỏng bão hòa dược thực bởỉ lạnh khỏi dàn bốc qua binh hồi nhiệt sau dO vào máy nén (vì máy nén yêu cầu vào nhiệt), dó ta có: q = ٩N = l = £„ = : 704,28 - 542,88 = 161,4 kj/kg ت 739,4 - 542,88 - 196,52 kJ/kg 739,4 - 709,38 - 30,02 kJ/kg ذ2 - ذ4 ذ2 - ؛1 = 161,4 ٩٥ l = 30,02 5,349 Từ thông số cUa máy nén da cho tinh dược: Thề' tích quét piston: V = Ể x S x Z x i( m /s ) = Ì l Ể x x x ! ٩ 60 ' ' 60 = 0,0529 /s ’ Lưu lượng tác nhân hut vào máy nén điểm là: V 0>0529 i = 1,089 kg/s G/t = 0,04854 Nâng suất lạnh lý thuyết Q٠: Q = G٠/tXq٠ = 1,089 X 161,4 = 175,76 kw = 151155,2 kcal/h Năng suất giải nhiệt binh ngưng Qn : Qn = G;٤xqN = 1089 X 196,52 = 214,02 kw = 184050,88 kcal/h Nếu binh ngưng la loại vỏ bọc chUm ống dOng nước dể giải nhiệt vơi nhiệt độ nước vầo t'n = ٥c, nhiệt độ nước t ٠٠n= ٠c thl lưu lượng bơm nudc giải nhiệt binh ngưng là: Qn = ٠ G n C p n (t n - l ' n ) đổ: Gn - ỉưư lượng nước bơm٠(kg/s) CHU TRÌNH ĨHIỂT ا جLẠNH Cpn 169 - n h iệt dung riêng Qn Gn ت ع0 أ (ال η ~ t η) CÛ81 nước ( Cpn 4,18 تkJZkg độ) 214,0 ﺑﺬ 4.18(3.5-30) 10,24 تkg/s 36864,7 تkg/h Nếu xein p = 1000 kg/ιη'^ thl: ٧٠١ 36864.7 1000 = 36,865 іцЗ/Ь COng suât, lý thuyết cUa máy nén Ν/1 : N/t = G/t = 1,089 X 30,02 = 32,7 kw 8.18 Một máy lạnh sử dụng lãnh châ١ R - 12 Nh؛ệt áộ bốc cUa lânh chất dàn lạnh t o = -20.C, nhiệt độ ngm^g tụ lành chất I n = 40 c Lượng lanh chat tuần hoàn cUa máy la 0,03 kg/s Xác định: a) Nàng suất lạnh cUa máy Qo b) Nhiệt thải binh ngưng Qk c) Công tiêu hao máy nén Đáp sô' ؛Q o = 3,16 kw, = 4,13 kw, Nmn = kw 8.19 Máy lạnh cấp sử dụng lảnh chất vận hành diều kiện sau: Nhiệt độ ngưng tụ t^ = 30.C Nhiệt độ bốc t =- 10.С Nhiệt độ ٩uẩ lạnh tq/ =26٥C Xác định: Nhiệt độ nhiệt t٩j) =O.C - ThOng số điểm dặc trưng - Nang suất lạnh riêng q - Nang suâ't giải nhiệt binh ngưng Qn ٠ COng tiêu hao may nén - Hệ số làm lạnh £ Đáp số ؛q٥ = 1150 kJZkg, = 1364 kJ/kg, l = 214 k J^ g , ε = 5,4 8.20 Máy lạnh cấp sử dụng lãnh chất R 12 vơi thông số sau: Nhiệt độ bốc t = - 20 ٠c ٠ Nhiệt độ ngưi^g tụ t^ = + 25 ٠c Nhiệt độ nhiệt tqn = + 10.С Nhiệt lượng dUng dể nhiệt lãnh chat trước máy nén la lỏng lãnh chất bị lạnh nhả Xác dinh: CHƯƠNG 170 - T hông sô^ tạ i điểm đặc trư ng chu trìn h - N ăng suât lạ n h riên g q ٥ - N ăng suât giải n h iệ t bình ngưng q ١١١j - Cơng suất tiêu hao máy nén - Hệ số làm lạ n h e - Biểu diễn chu trìn h trê n đồ th ị T - s i “ s Đáp số': q = 138 kJ/kg; qj١| = 166 kJ/kg, l =28 kJ/kg; e = 4,95 21 Máy lạnh cấp làm việc với lănh chất N H Các thông sô" th iế t bị sau: N ăng suâ"t lạ n h m áy Q ٥ = 273.000 w Nhiệt độ bôc t٥ = - 10 c ٥ Nhiệt độ ngưng tụ tf١j = 30.C Nhiệt độ lạnh ^q/ = + 25.C =- c Nhiệt độ nhiệt ٥ Xác định: - Thông sơ tạ i điểm đặc trưng - Tính lưu lượng tu ần hoàn lãn h châ ١ ٠ N ăng suâ"t giải n h iệ t bình ngưng Đáp số': G = 0,238 kg/s ١ Qj١ | = 315 kw 8.22 Máy nén lạn h có thơng số sau: Đường kính xylanh D = 63 mm Sô' xylanh s = 50 mm z=6 Tô'c độ quay n = 1450 vg/ph H ành trìn h piston L ãnh châ't công tác R - 12 Điều kiện làm viêc th iế t bị sau: N h iệt độ ngưng tụ N h iệt độ bô"c N h iệt độ lạn h t^ = 40.C t ٥ = - lO.C tqỊ = 30.C N h iệt độ n h iệ t lã n h châ"t tqj^ = Xác định: ٠ N ăng suâ"t lạn h lý th u y ế t Q ٥ [kcal/h) 5c ٥ C H U TRÌNH THỈẾT ا جLẠNH 171 - N ăng ،suat giai nhiệt cLÌa binh ngưng Qx [kcal/hl - Công suả't máy nén N[k١v! - Thông sồ' điểm dặc trưng Đáp sô': Qo = 29.000 kcal^h, Q n = 35.000 kcal/h; N = kw ٣ 8.23 máy nén ^،ạnh có thơng sO n.hư 8.22, diều kiện h o ạt dộng chu trin h cU nhm^g lãnh chất R -1 dược th ay bằn g lã n h ch ất R - 22 thl cOng suất dộng cư, nâng suất lạn h riêng n h iệ t th ả i qua binh ngưng thay dổi th ế nào? Có nhận xét gl qua so sánh Đ áp sơ': 0ỐÌ với R - 22: q = 163,9 kJZkg q^ = 201,14 kJZkg; l =39,5 k J ^ g 8.24 Một máy lạnh hai cấp làm lạnh trung gian khơng hồn tồn h o ạt dộng theo sơ dồ nguyên ly hlnh vẽ, lãnh chất sử dụng la R 2 Các thOng số cUa thiết bị sau: - N h iệt độ ngưng tụ t^ = 40.C ٠ N h iệt độ bốc t = -4 C - Làm lạnh trung gimi cO độ chênh nhiệt độ ^ t = ٥c , độ nhiệt hut vầo cốp néi) hạ áp ầ t ' : 30.C Nang suất lại^h th iết bị: Qo = 15kw a) T inh công suất tiêu hao cda máy nén N, n ân g su â t giải n h iệ t b in h ngưng Qk, hệ sô'làm lạnh ع b) Nếu dUng máy nén cLip tK = 40٥c , t ٥ = -4 C , n h iệ t độ lạn h t ٩^ = ٠C , n h iệt độ quh n h iệt tqn = -10.C th i k ế t tiêu hao nầng lượng thê' gp Pk Pm p٥ Hình 4.25 CHƯƠNG ج 172 Giải ) Áp suât ngưng tụ Pk Từ = ٥c từ bảng tín h ch ấ t n h iệ t động ٠ R-22 trạn g th bão hòa Pị^ = 15,3 bar (có th ể dùng đồ th ị / g p - i ) Áp su ất bô"c p٠: t = -4 ٥- ^ p ٥ = ,1 bar Áp su ất trung gian Pj١١ : p^ = ١/ l ,3x1,1 = ,1 bar N h iệ t độ trung gian tg : Pj١١ = ,1 b ar ty tg = - ٠C = tg + A t = - + = 0٥c ti = t ٠ +At = (-40) + 30 = -lO C ) Cán bảng tín h c h t n h iệ t động đồ th ị Z gp-i R-22 ta tìm được: ii = 406kJ/kg; Vi =0,23 m ^ /k g ; I5 = Ì = 249 k j/k g ; I3 = 402 k J/k g iy = 200 kJ/kg; I3 = I9 = iy + i٥ - Ỉ2 = 437 k J/k g i٥ = 388 k J/k g = 0 + 388 - 406 = 182 k j/k g 3) T ính n h iệt động học: Lưu khơi lượng dịng q a bình bơc (BH): Qo Gr2 = Ì0 - Ì 8 -1 = 0,073 kg/s Liiu lượng khOi lượng dOng qua van tiế t lưu (TLl): ٢2 ( ﻟﻢ5 ~ { = ) ا G ٢1 ( ذ3 - ) ل -2 0 G r i= G r - k ^ L = 0,073 ! : | -~ : ^ :0 k g /s ا3 ٠- ا6 -2 ١ Xét xylanh cao áp (XCA): ك2 ا2 ب٠ ه٢ ا ا3 ٠ = ( ٠ ٢ ﺑ ﺎ0 ٢ ) ا3 ت0 ٢ ل3 ت ؛Gĩ2 Ì2 4vGriii ( ت0,073 x )^(0 ,0 x ) ت4 k J / kg G Từ Pm = 0,073 + 0,021 4,1 bar 428 =3 ذkJ/kg -+ tim dược V3 = ,0 m /k g Từ Pk , 83=84 -> tim dược 466 = 4 ذkJ/kgĩ t4 =98 ٠c N ăng suất giải n h iệ t b in h ngưng Q k : Q k = (G ٢i + G ٢2)(Ì4 - ,8 = (249 - 466)(0,073 + 0,023) =( ذkw Lưu lượng th ể tích dUng hUt vào xylanh h áp (XHA): V٢1 = G ٢2٧ i =0,073 xO,23 = 0,0168 m /s Lاл لlượng th ể tích dOng hUt vào xylanh cao áp (XCA): C HU TRINH THIET ا جLANH 173 Vf., (ت0 ٢ب إ٠0 ٢.)ذ٠٧٠ ؟: ( f ١ 073)x0 ٠ 068 =0١ü065m3 / kg-0 ٠ ٧ 23 ظ د ﺀ Ѵг2 0.0065 Công suấ t tiêu hao cho xylanh hạ áp (XHA) Ni : Ni = Gf ( Ì - i i ) = 0,073(437 - 406) = 2,26 kw Công suấ t t؛êu hao cho xylanh cao áp (XCA) N2 : N2 =(Gfi tC ٢2)(Ì4- І ) : (0,023 + ,073X466 Hê' 3ố làm lạ nỉ i t : ε= : 2.54 Ν +Ν 2,26 +3,65 Thơng qua diể in ta biế t = 9,11 ) Nế u dUiig máy nén mộ t cấ p: t2 = ٥ c x,.٠= 0٠41 ئ ٠ غ06 ي4 ٠ 485 - 40، ؛N ٠ ا ) اا ﺗ1! = 7,35 kw Nﺗ• ﺎ= ’لε! = ﺔ-2,04 = Đ ố i vớ i máy lạ nh hai câ'p vừ a tinh ỏ ta có N = Nj +N2 = 2,26 + 3,65 = 5,91 kw Α ٠ ! · ٥-٠ ο,8 Ν' 7.35 428 ) = 3,65 kw CHƯƠNG 174 8.25 ỉvláy lạnh điều hòa nhiệt độ sử dụng R - 22, suàt lạnh thiết bị Q٥ = 500 lạnh, sử dụng máy nén ly tâm hai cấp, lảnh chất húi máy nén bảo hịa khơ, q trình nén xem đoạn nhiệt, thông số khác thể H.8.26 Xác định: a) Thông số điểm đặc trưng b) Náng suất giải nhiệt bình ngưng c) Công tiêu hao máy nén d) Hệ sơ" làm lạnh Giải a) Với thơng sơ" đă cho ta tính áp suất tầng trung gian máy nén: Ptg = Vp n Po Đồ thị T ٠ s có dạng sau: = V l6x5 ٥ 9bar CHU TRÌNH THIẾT BỊ LẠNH 175 Từ bảng thông :iố nhiệt động R - 22 trạng thái bão hịa tìm được; Điểm 1: băo hòa khò cỏ p٥ rr z= bar ti - o.c Si = = 704,28 kJ/kg 1,7479 kJ/kgđộ Điểm : Quá trình nén - xem nén đoạn nhiệt nên S2 = Sị = 1,7479 kJ/kg độ Từ bảng thông sỏ nhiệt động R ٠2 trạng thái bão hòa: Ptg = P2 ^ bar tìm được; i' = 524,05 kJ/kg i" = 710,94 kJ/kg r = 186,89 kJ/kg s ١= 1,0838 kJ/kg độ S' = 1,7213 kJ/kg.độ Trạng thái nhiệt, từ bảng thông sô" nhiệt động nhiệt R ٠22 ta có: S2 = 1,7479 kJ/kg độ tg - 30.C I2 - 719,33 kJ/kg Điểm 7: bão hịa khơ, Điểm : lỏng bão hòa, iy = 719,33 kJ/kg ig = 524,05 kJ/kg Điểm 9: Quá trình ٠9 trình tiết lưu Điểm 5: Lỏng bão hòa P = 16 bar tg ٥ 42.C I5 = i = 551,98 kJ/kg r = 163,91 kJ/kg i٠ = S’ = 715,89 kJ/kg 1,1737 k٠ J /kg độ S" =: 1,6938 kJ/kg độ Điểm (35 ٥ C); Ì5 = 542,88 kJ/kg độ Điểm : ig = Ì7 -Ì8 Ì5 542,88 kJ/kg 542,88-524,05 710,94-524,05 18,83 186,89 = 0,1 Điểm 3: Entanpi điểm xác định hòa trộn dòng hơi: ٠Dòng lỏng kg sau qua TLl vào bình trung gian bị phân ly, phần bão hòa X kg có entanpi Ì7 hút hịa trộn với dịng (1 x) kg khỏi phần nén thâ"p áp có entanpi Ì2 để tạo thành hỗn hợp có entanpi Ì đưa vào tầng nén cao áp CHƯƠNG 176 Do đó; ig = (1 - X) Ì2 + XÌ7 = 0,9 Từ bảng q nhiệt vói p،g X 719,33 + 0,1 = bar tìm tg X 710,94 = = 718,48 kj/kg 29 ٥c Sg = 1,748 kJ/kg độ Điểm 4: - trình nén đoạn nhiệt: Sg ٠ S = 1,748 kJ/kg độ Từ bảng nhiệt R- 2 với p =16 bar Í ٠ 60.C ; S4 = Sg tìm Ì4 = 732,97 kJ/kg Năng s't lạnh riêng q٥: q٥ = (1 - x)(ii -ig) = (1 0,1) (704,28 - 524,05) = 162,2 kj/kg Công tiêu hao để nén: / = ( - x) (Ì2 -Ì i) + (Ì4 -ig) = ( - 0,1)(719,33 - 704,28) + (732,97 - 718,48) = 13,55 + 14,49 = 28,04 kJ/kg Lưu lượng tuần hoàn lãnh chất G (kg/s): tân lạnh Mỹ = 3000 kcal/h tâ'n lạnh Nhật Bản = 3320 kcal/h Q٥ = G-q ^ G = G 500x(3000x4,18) = 10,74kg/s 162,2x3600 = ^ q٥ b) Năng suất giải nhiệt bình ngưng: Qn = G(Ì4 - Ì ) = 10,74 (732,97 - 542,88) = 10,74 X 190,09 = 2041,56 kw CHU m i M 177 THIẾT BỊ LẠNH c) Còng suát nén lý thuyết: N/، = Gx/ = 1.0,74 X 28,04 = 301,15 kw d) Hệ ố làm lạnh £ : ^ ٤^ ^ / 162,2 28,4 5,78 8.26 Thiết bị lạnh có thơng số hoạt động tương tự 8.25 sử dụng máy nén cấp khơng có qá lạnh lỏng a) Xác dịnh thơng sơ điểim đặc trưng b) Tính cơng st máy nén hệ sô làm lạn h Đ áp s ố : N = 327,7 kw € = 5,32 2V Máy lạnh hai cấp sử dụng R - 12, thông s ố cần th iế t cho H.8.28 H in h 8.28 Xác định: a) Năng suât lạnh máy b) Năng suât giải nhiệt bình ngưng c) Công suất lý thuyết máy nén Cho biết: Quá trình nén xem lãnh chất G =1,5 kg/s nhiệt, lưu lượng tuần hoàn Đ áp s ố : a) Qo = 143,79 kw b) Q n - 207 kw c) N/t = 63,37 kw CHƯƠNG 178 8.28 Cho chu trìn h th iế t bị lạnh cấp sử dụng R - 22, thòng sò' yêu cầu cho trê.i H.8.29 Xác định: a) N ăng su ấ t lạn h th iế t bị b) Công suât lý th u y ết máy nén c) N ăng suất giải n h iệ t bình ngưng d) Tính hệ s ố làm lạn h vẽ đồ th ị T - s Cho biết lưu lượng tu ần hoàn lãnh ch ất G =20 kg/ph Quá trìn h nén xem đoạn n h iệ t N H ình 8,29 Đ áp sô": a) Qo = 56,49 kw b) N/t = 10,54 kvv c) Q n = 67 kvv d) e = 5,36 8.29 Chu trìn h bơm n h iệt hoạt động với )môi chất R-12 Các thông s ố cần th iết cho H.8.30 179 CHU TRÌNH THIẾT BỊ LẠNH Xác địịnh: a) Công suât lý thuyết máy nén b) Hệ sô^ sử dụng lượng Cho b.ùết Q n = 200 kw Giải Điểm bão hịa khơ ti = t ؟ - ٥ c, từ bảng tín h chât n h iệt động; cửa R - 12 trạng thái bão hịa tìm được: = 2,4363 bar; = i" = 285,21 k j/k g Si = S" = 2,3481 kfj/kg độ S2 Điểm : Quá trình nén - xem trìn h đoạn n h iệ t lý tưởng nên = S ị = 2,3481 kj/kg (lộ, P2 = 9,654 bar Từ bảng tín h ch ât n h iệt động h.ơi nhiệt R - 12 ta có: Í2 = C ; І2 = 309,78 kJ/kg Điểm trạng thái lỏng bão hòa Рз == 9,654 bar, 13 Điểm = 173,97 kJ/kg : Quá trình - trình tiết lưu nên Từ ١ sơ" liệu tìm được: q٥ = І1-І4 = 285,21 - 173,97 14 = = 111,24 kJ/kg = Ì2 - Ì = 309,78 - 173,97 = 135,81 k J/k g / = І2-І1 = 309,78 - 285,21 = 24,57 k J/k g Lưu lưtợng tuần hoàn lãnh chất tìm được: = 173,97 k J/k 180 CHƯƠNG G = Q 200 n Qn = 1,4726 kg/s 135,81 a) Công suâ١ lý thuyết máy nén: Nu = G X 1= 36,18 kw b) Hệ số sử dụng lượng: ؛ _ = Qịi z _ Qn N,، _ 200 = 6,52 36,18 8.30 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm nhiệt tương tự 8.29, môi chất hoạt động thiết bị R - 12, Qj.j = 200 kw cho máy hoạt động vứi thông số khác: Pn = 8,5167 bar t ٥ = o c a) Xác định công suất tiêu hao máy nén, hệ số sử dụng lượng b) Có nhận xét thay đổi thơng sơ' chu trình so với 8.29 có mục đích Đáp số; a) N،، = 17,77; ị = 7,72 b) So với trường hợp 8.29 công suất tiêu hao cho máy nén giảm 28,5% (10,31 kw) ... tập 12 1 12 5 14 5 14 5 14 7 15 1 PHẦNII T R l ^ N r a iỆ T 18 1 و ﺟﺊﺀأﻟﻢﺀDẪN NHIỆT 18 3 9 .1 Dẫn nhiệt ổn định 9.2 Dẫn nhiệt không ổn định Bằi tập Chương 10 TỎA NHIỆT D ốl LƯU 18 3 18 9 19 2 274 10 .1. .. -.،i) n -1 n -1 ‘١ Ti = 1, 415 vPi / T.2 = Ti 1, 415 = (27 + 273) X t2 = 15 1.C g ^ RT، Qn = = 11 4 - 11 4kg/h 287x300 Q o -1 ^ 10 ؛؛x -^ ·^ — X— 29 — 1, 2 -1 1, 415 = 424.K X (15 1 - ■27' = - 1, 02 10 ^ J/h... trong 8 &1 0 01? ?? 7 g id odo 6 011 doo tod 1lﺀ ( 2ة 011 (16 0 00/0 ? ?11 000 11 & 0 01 0 81/ 0 10 1 71 0 0 phuc أ 7ا 0أ 1? ??أ ا u‘ng ddy du you ? ?1) 011 o6