TOÁN CƠ BẢN TRONG NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT VÀ TRUYỀN NHIỆT
TS. Thẩm Bội Châu
Viện Cơ khí, Trường đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt
Hiện nay, xu hướng sử dụng các phần mềm hỗ trợ trong giảng dạy và học tập đang được khuyến khích áp dụng trong hầu hết các học phần của các chương trình đào tạo trong trường đại học. Phần mềm EES là một cơng cụ rất hữu ích cho sinh viên ngành cơ khí và đặc biệt là cho sinh viên chuyên ngành nhiệt lạnh. Phần mềm này đã được tích hợp cùng với nhiều cuốn giáo trình được lựa chọn để giảng dạy trong các trường đại học. Bài báo này trình bày và hướng dẫn sử dụng phần mềm EES để mơ phỏng và giải quyết các bài tốn cơ bản trong nhiệt động kỹ thuật và truyền nhiệt.
Hiện nay, xu hướng sử dụng các phần mềm hỗ trợ trong giảng dạy và học tập đang được khuyến khích áp dụng trong hầu hết các học phần của các chương trình đào tạo trong trường đại học. Phần mềm EES là một cơng cụ rất hữu ích cho sinh viên ngành cơ khí và đặc biệt là cho sinh viên chuyên ngành nhiệt lạnh. Phần mềm này đã được tích hợp cùng với nhiều cuốn giáo trình được lựa chọn để giảng dạy trong các trường đại học. Bài báo này trình bày và hướng dẫn sử dụng phần mềm EES để mô phỏng và giải quyết các bài toán cơ bản trong nhiệt động kỹ thuật và truyền nhiệt. nhiệt động kỹ thuật và truyền nhiệt.
2.1. Tính tốn các q trình nhiệt động của chất khí
Vấn đề 1: Trong một số quá trình dãn nở và nén thực tế trong các thiết bị xi lanh-piston, các
chất khí đã được nhận thấy là thỏa mãn mối quan hệ 𝑝 𝑉𝑛= 𝐶, trong đó 𝑛 và 𝐶 là các hằng số. Tính
tốn cơng thực hiện được khi một chất khí dãn nở từ 150 kPa và 0.03 m3 đến một thể tích cuối cùng là 0.2 m3 cho trường hợp 𝑛 = 1.3. Sử dụng phần mềm EES, biểu diễn quá trình trên đồ thị 𝑝 − 𝑉, và khảo sát sự ảnh hưởng của số mũ đa biến 𝑛 tới cơng chất khí đã thực hiện với mơi trường. Hãy cho số mũ đa biến thay đổi từ 1.1 đến 1.6 . Vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ giữa công hệ thực hiện với môi trường với số mũ đa biến 𝑛, và nhận xét về các kết quả.
Giải pháp:
Sử dụng phương pháp truyền thống:
- Áp suất chất khí ở trạng thái cuối được xác định bởi
𝑝2= 𝑝1(𝑉1 𝑉2) 𝑛 = 150 × (0.03 0.2) 1.3 ≈ 12.735 kPa
- Công đã thực hiện được xác định từ định nghĩa của nó như sau
𝑊𝑜𝑢𝑡= ∫ 𝑝 d𝑉 2 1 =𝑝2 𝑉2− 𝑝1 𝑉1 1 − 𝑛 =12.735 × 0.2 − 150 × 0.03 1 − 1.3 ≈ 6.51 kJ