- T I1.1.UJ LCỤIIU tltl MẸ1V
2 .ỉ Giới thiệu về năng lượng nhiệt
2.1.2 Nguyên lý làm việc của mảy nhiệt
Máy nhiệt là thiết bị làm việc theo chu trình thực hiện chuyển hóa giữa nhiệt năng và cơ năng ở hai ngụồn nhiệt: nguồn nóng Q1 có nhiệt độ T1 và nguồn lạnh Q2 có nhiệt độ T2 nhờ chất trung gian gọi là môi chất.
Máy nhiệt được chia thành hai nhóm: nhóm động cơ nhiệt và nhóm máy lạnh, bơm nhiệt.
• Động cơ nhiệt (ví dụ máy hơi nước, tuabin hơi, tuabin khí, động cơ đốt trong...) làm việc theo nguyên lý sau: môi chất nhận nhiệt Qi từ nguồn nóng, một phần làm mơi chất giãn nở sinh cơng cơ học Lo, phần nhiệt cịn lại Q2 nhả cho nguồn lạnh (khí quyển, nước làm mát...).
Ta có phương trình cân bàng năng lượng:
2,-|ổ2| = ả0 và Lo<Ql (2.1)
GIÁO TRÌNH GIÁO DỤC sứ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIÉT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
Để đánh giá hiệu suất của của động cơ nhiệt ta sử dụng biểu thức hiệu suất là tỷ số giữa công sinh ra và nhiệt nhận được:
Ọ, — [<?2Ị _ LD
21 "ẩ (2.2)
• Máy lạnh và bơm nhiệt hoạt động theo nguyên lý sau đây: Nhờ máy nén khí, mơi chất có thể nhận nhiệt lượng Lo từ nguồn lạnh Q2 để truyền đến nguồn nóng Q|. Nguồn nóng nhận được một lượng nhiệt:
IQil = Q2 + |Lo| (2.3)
• Phân biệt máy lạnh và bơm nhiệt: Máy lạnh sử dụng nhiệt Q2 (vật cần làm lạnh) còn bơm nhiệt sử dụng Q1 để sưởi ấm, sấy các vật.
Để đánh giá hiệu quả của máy lạnh người ta đưa ra khái niệm hệ số làm lạnh:
2; 22
Lo |2i|- Qỉ (2.4)
Để đánh giá hiệu quả của bơm nhiệt người ta đưa ra khái niệm hệ số bơm nhiệt:
ÓJ2.L |2.I
Lo IỔ.I-Ổ2 (2.5)
Đẻ thực hiện q trình biến đổi giữa nhiệt và cơng trong các máy nhiệt người ta dùng chât trung gian là mơi chât. Mơi chât có thê là thê khí, thê lỏng hoặc thê rắn. Thường sử dụng thể khí vì các chất khí có khả năng thay đơi thê tích rât lớn nên có khả năng trao đổi cơng lớn.
• Áp suất dư là áp suất tuyệt đối p trừ đi áp suất khí quyển;
• Độ chân khơng là áp suất khí quyển trừ đi áp suất p. Chân khơng là mơi trường có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển. Áp suất chân khơng có phạm vi rất rộng:
Chân khơng sơ cấp: 102/’ữ<P<105Pứ Chân khơng trung bình:
Chân khơng cao: Chân khơng siêu:
10‘lPứ<P<102/’ứ 10'5 Pa<P <10'' Pa
P<ỉũ~JPa
Nhiệt độ t đặc trưng cho sự nóng lạnh của vật hoặc thể hiện sự chuyển động
của phân tử cấu tạo nên vật chất. Để đo nhiệt độ người ta có thể sử dụng các thang đo khác nhau:
• Thang nhiệt độ bách phân Celsius (°C) thì o°c ứng với nhiệt độ của nước
đá đang tan còn 100°C ứng với nước nguyên chất đang sôi ở điều kiện áp suất tiêu chuẩn p =1 atm;
• Thang nhiệt độ Kelvin (K) thì 0 K ứng với nhiệt độ không tuyệt đối OK = - 273,15°c do đó ta có quan hệ giữa thang nhiệt độ c và nhiệt độ K;
, . , . 11 Y.1L1 IUL.H , A
T(°C) = 7'(ấ:)-273,15 (2.6)
• Thang nhiệt độ Fahrenheit (°F) có điểm nước đá đang tan là 32°F và sôi ở 212°F. Trong đó 1(°F) = |(°C)~ o,555°c ;
• Tính chuyển đổi giữa thang nhiệt độ c và thang nhiệt độ F theo công thức:
T(°C) = { T(°F)~ 32 (2.7)
T(°F) = y7’(°C)+ 32 (2.8)
2.2 Lò hơi
Lò hơi là thiết bị sử dụng nhiệt năng do phản ứng cháy giữa nhiên liệu và khơng khí tạo nên sản phẩm cháy có nhiệt độ cao truyền nhiệt cho nước, biến nước thành nước sơi hoặc hơi bão hịa, hơi q nhiệt ở áp suất khác nhau. Trong lò hơi nhiên liệu được đốt cháy, tỏa nhiệt và truyền nhiệt cho nước trong các ống. Nước nhận nhiệt sẽ sôi và bốc hơi ở nhiệt độ và áp suất khác nhau tuỳ theo u cầu sử dụng của các q trình cơng nghệ sản xuất.