Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 5: Mass & Energy Analysis of Control Volume (Bảo toàn năng lượng hệ hở)

Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 5: Mass & Energy Analysis of Control Volume (Bảo toàn năng lượng hệ hở). Mục đích của chương này nhằm: Nhắc lại nguyên lý bảo toàn khối lượng, áp dụng nguyên lý bảo toàn khối lượng cho các hệ (ổn định và không ổn định), áp dụng nguyên lý bảo toàn năng lượng cho hệ hở,… Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 5: Mass & Energy Analysis of Control Volume (Bảo toàn năng lượng hệ hở) 4/13/2018Chap05: Mass & Energy Analysis of Control Volume(Bảo toàn năng lượng hệ hở)Presented byPGS. Lê Văn ĐiểmLesson: Objectives• Develop the conservation of mass principle. • Nhắc lại nguyên lý bảo toàn khối lượng.• Apply the conservation of mass principle to • Áp dụng nguyên lý bảo toàn khối lượng various systems including steady- and unsteady- flow control volumes. cho các hệ (ổn định và không ổn định).• Apply the first law of thermodynamics as the • Áp dụng nguyên lý bảo toàn năng lượng statement of the conservation of energy cho hệ hở. principle to control volumes. • Nhận dạng năng lượng dòng chảy• Identify the energy carried by a fluid stream truyền qua biên hệ. crossing a control surface.• Solve energy balance probems for common • Giải bài toán cân bằng năng lượng cho steady-flow devices such as nozzles, các hệ có dòng chảy ổn định (ống phun, compressors, turbines, throttling valves, mixers, máy nén, tuabin, van tiết lưu, bộ hòa heaters, and heat exchangers. trộn, thiết bị trao đổi nhiệt).• Apply the energy balance to general unsteady- • Áp dụng bài toán cân bằng năng lượng flow processes with particular emphasis on the uniform-flow process as the model for cho một số hệ không ổn định thường commonly encountered charging and gặp (nạp và xả môi chất). discharging processes. 1 4/13/20185.1: Nguyên lý bảo toàn vật chất (Mass conservation)• Conservation of mass: Mass, like energy, is a • Bảo toàn khối lượng: Vật chất không bị mất đi conserved property, and it cannot be created hay sinh ra trong 1 quá trình, chỉ có thể biến or destroyed during a process. đổi.• Closed systems: The mass of the system • Hệ kín: Lượng vật chất của hệ là hằng số. remain constant during a process. • Hệ hở: Vật chất có thể đi qua biên hệ. Cần phải• Control volumes: Mass can cross the xác định và kiểm soát lượng vật chất truyền boundaries, and so we must keep track of the qua biên hệ. amount of mass entering and leaving the control volume.Lưu lượng khối lượng của dòng chảy• Lưu lượng khối lượng (Mass flow rate): ρ: khối lượng riêng (kg/m3) V: Vận tốc pháp tuyến (m/s) • Vận tốc trung bình: A: Diện tích thiết diện (m2) 2 4/13/2018Lưu lượng thể tích của dòng chảy• Lưu lượng thể tích (Volume flow rate):• Quan hệ Mass flow và Volume flow: ρ: khối lượng riêng (kg/m3) V: Vận tốc pháp tuyến (m/s) A: Diện tích thiết diện (m2) ν: Thể tích riêng (m3/kg) : Thể tích (m3)Nguyên lý bảo toàn khối lượng(Mass Conservation/Mass Balance)• Hiệu số lượng vật chất vào HT và ra khỏi hệ thống bằng khối lượng thay đổi của hệ: 3 4/13/2018Nguyên lý bảo toàn khối lượng(Mass Conservation/Mass Balance)• Tổng lượng vật chất trong hệ thống (kg):• Tốc độ thay đổi lượng vật chất (kg/s):• Tốc độ thay đổi lượng vật chất = Hiệu tốc độ dòng chảy vào và ra:Bảo toàn khối lượng của hệ hở ổn định (steady flow)• Dòng chảy ổn định: ▫ Khối lượng của hệ không đổi: m = const, ▫ Lưu lượng khối lượng vào = ra.• Single stream (đơn dòng): ρ: khối lượng riêng (kg/m3) V: Vận tốc dòng (pháp tuyến) (m/s) A: Diện tích thiết diện (m2) 4 4/13/2018 Một số ví dụ các thiết bị có steady flow • Ống phun (Nozzle): Là thiết bị để tăng tốc dòng (vòi cứu hỏa, tuabin); • Ống khuếch tán (Diffuser): Là thiết bị giảm tốc dòng (cửa đẩy bơm ly tâm, máy nén); • Van tiết lưu (Throttling): Giảm lưu lượng, hạ nhiệt độ (trong máy lạnh); • Buồng hòa trộn; • Thiết bị trao đổi nhiệt.P1 Dòng chất lỏng không nén được (incompressible fluid) • Lưu chất (chất lưu động được): Fluid = Liquid + Gas; ▫ Lưu chất không nén được: Incom ...