Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 3 - TS. Lê Xuân Tuấn

Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 3: Các quá trình nhiệt động của môi chất, cung cấp cho người học những kiến thức như Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng và khí thực; quá trình nén khí trong máy nén; các quá trình của không khí ẩm;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật nhiệt: Chương 3 - TS. Lê Xuân Tuấn Chương 3. Các quá trình nhiệt động của môi chất 1 3.1. CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC Nghiên cứu quá trình nhiệt động cơ bản nhằm mục đích: + Tìm mối quan hệ giữa các thông số trạng thái khi quá trình (đa biến, đẳng áp, đẳng tích…) đã được xác định. + Tìm quan hệ năng lượng tham gia trong quá trình đó: công thể tích ? 12, công kỹ thuật ? kt, nhiệt q, biến thiên nội năng ∆u, ∆i, ∆s.1 3.1.1. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng 2 - Quá trình được nghiên cứu ở đây có một thông số không thay đổi là nhiệt dung riêng C = const. - Quá trình tổng quát nhất là quá trình đa biến; - Các trường hợp riêng của quá trình đa biến: + Quá trình đoạn nhiệt; + Quá trình đẳng nhiệt; + Quá trình đẳng áp; + Quá trình đẳng tích. F Đặc tính quá trình, quan hệ của thông số trạng thái, tính công, nhiệt và biểu diễn các quá trình trên p-v; T-s.2 1 1. Xác định biến thiên nội năng và entanpi của khí lý tưởng 3 - Trong các quá trình cơ bản thì quá trình đa biến là trường hợp tổng quát nhất. Vì vậy ta sẽ khảo sát trường hợp này trước để sau đó khai thác triển khai các trường hợp khác. - Biến thiên nội năng và entanpi của khí lý tưởng trong mọi quá trình được tính như sau: du = Cv.dT hay ∆u = Cv.(t2 – t1) di = Cp.dT hay ∆i = Cp.(t2 – t1) - Quá trình đẳng nhiệt: t2 = t1 ∆u = 0 ∆i = 03 2. Quá trình đa biến 4 - Quá trình này xảy ra có một ràng buộc duy nhất là số mũ đa biến không đổi: Cn = const. - Từ biểu thức định luật nhiệt động I viết cho khí lý tưởng và biểu thức tính nhiệt theo nhiệt dung riêng, ta có: dq = CVdT + pdv = CndT dq = CPdT – vdp = CndT từ hai phương trình này suy ra: (Cn – Cv)dT = pdv (Cn – Cp)dT = -vdp4 2 2. Quá trình đa biến (Tiếp theo) 5 Từ đó suy ra: Đặt: Vì Cp, Cv, Cn là hằng số nên n = const nên ta có: v.dp + n.pdv = 0 Từ đó suy ra: pvn = const Hay p1v1n = p2v2n5 2. Quá trình đa biến (Tiếp theo) 6 - Theo phương trình trạng thái của khí lý tưởng pV = RT ta có: - Từ đó suy ra: - Công thức này cho phép xác định các thông số trạng thái của quá trình đa biến.6 3 2. Quá trình đa biến (Tiếp theo) 7 - Xác định công thay đổi thể tích của quá trình đa biến: !# Từ quan hệ: Cn = Cv $% Từ phương trình định luật nhiệt động 1 ta có: q = ∆u + l12 Trong đó q có thể tính theo Cn (trừ quá trình đẳng nhiệt): q = Cn(T2 – T1) l12 = q - Du = Cn(T2 – T1) – CV (T2 – T1) l12 = (Cn- CV)(T2 – T1) ? ?( ? T Hay l12= $? (T1 – T2) = $? (1 – T2) 17 2. Quá trình đa biến (Tiếp theo) 8 - Xác định công kỹ thuật của quá trình đa biến: )*# n= )* lkt = n.l12 Nhiệt trao đổi với môi trường (trừ quá trình đẳng nhiệt): Q = G.q = G.Cn(T2 – T1) Biến thiên entrôpi (trừ quá trình đẳng nhiệt): )+ ,$)( ds = ( = ( T ?s = Cnlg T2 18 4 3. Các trường hợp riêng của quá trình đa biến 9 a. Quá trình đoạn nhiệt: - Quá trình đẳng nhiệt là quá trình xảy ra không có sự trao đổi nhiệt giữa môi chất và môi trường: q = 0; dq = 0 - Nhiệt dung riêng của quá trình là: - Quan hệ giữa các thông số trạng thái cơ bản được xác định theo:9 3. Các trường hợp riêng của quá trình đa biến (tiếp theo) 10 a. Quá trình đoạn nhiệt: )+ ...