Bài giảng Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 6 - PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Bài giảng "Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 6 - Hệ thống nhiệt và năng lượng" trình bày các nội dung kiến thức sau đây: tổng quan; cơ năng và công suất; nhiệt – biến đổi năng lượng; bảo toàn và biến đổi năng lượng; động cơ nhiệt và hiệu suất; một số vấn đề nghiên cứu.... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 6 - PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)Chương 6. Hệ thống nhiệt và năng lượng6.1. Tổng quan6.2. Cơ năng và công suất6.3. Nhiệt – Biến đổi năng lượng6.4. Bảo toàn và biến đổi năng lượng6.5. Động cơ nhiệt và hiệu suất6.6. Một số vấn đề nghiên cứu 6.6.1. Động cơ đốt trong 6.6.2. Nhà máy phát điện 6.6.3. Động cơ phản lực NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)6.1. Tổng quan- Hệ thống nhiệt và năng lượng bao gồm: động cơ đốt trong, động cơ phản lực, cáchệ thống gia nhiệt và làm lạnh, hệ thống phát điện ( từ nhiều nguồn tài nguyên khácnhau như:mặt trời, gió, thủy điện, điện địa chất, sinh khối, dầu, xăng, khí gas, thanđá, năng lượng hạt nhân).- Các đặc trưng của năng lượng, các dạng khác nhau của năng lượng, các phương pháp biến đổi năng lượng là trung tâm của kỹ thuật cơ khí.- Các máy móc tiêu thụ hoặc cung cấp năng lượng thường bao gồm các quá trinh biến đổi năng lượng hóa chứa trong nhiên liệu thành năng lượng nhiệt, biến đổi năng lượng nhiệt thành công cơ học và làm quay trục, truyền năng lượng giữa các vị trí khác nhau nhằm mục đích gia nhiệt hay làm lạnh NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Relationship of the topics emphasized in this chapter (shaded boxes) relative to anoverall program of study in mechanical engineering NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)Cutaway view of an engine that powers off-road construction equipment. The engineconverts the thermal energy produced by burning diesel fuel into mechanical work NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)6.2. Cơ năng, công và công suất Thế năng (Graviational Potential Energy)Gia tốc trọng trường: g = 32,174 ≈ 32,2 g = 9,8067 ≈ 9,81Thế năng: Ug = mgΔh ( >0 khi Δh>0, NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Năng lượng đàn hồi (Elastic Potential Energy) Năng lượng đàn hồi được lưu trữ bởi một vật thể khi kéo dãn hoặc uốn như mô tảbởi định luật Húc. Với một lò so có độ cứng là k,kéo dãn dài là ΔL= L- L0 thì nănglượng đàn hồi được lưu giữ là: ? Uc = k ΔL2 > 0 ? Động năng (Kinetic Energy) gắn liền với chuyển động của một vật thể. Khi lực hoặc mô men tác động trên một máy sẽ làm cho các chi tiết của nó chuyển động và lưu giữ động năng theo tốc độ chuyển động. Chuyển động có thể ở dạng rung động, chuyển động quay tròn hay chuyển động tịnh tiến. Một vật khối lượng m chuyển động tịnh tiến thẳng với tốc độ v sẽ có động năng là: ? Uk = mv2 ? NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)Ví dụ 1: Hãy tính năng lượng đàn hồi tích trữ trong 2 phần thẳng của bu lông chữ utrong VD của chương 5 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)Ví dụ 2: Tính động năng của một chiếc máy bay Boeing 767 có tải trọng lượnglớn nhất là 350000 lb và bay với vận tốc 400 dặm/giờ (tính động năng theo cả haihệ thống đơn vị USCS và SI.Ví dụ 3: Hãy xác định công suất của động cơ điện theo đơn vị mã lực cung cấpnăng lượng cho thang máy tải hàng trong một tòa nhà bốn tầng. Cho biết chiều caocủa tòa nhà là 50 ft., thang máy có tải trọng 500 lb và nó có thể chở thêm 2500 lbhàng hóa thời gian di chuyển từ mặt đất đến tầng trên cùng là 20s NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)Ví dụ 3: Hãy xác định công suất của động cơ điện theo đơn vị mã lực cung cấpnăng lượng cho thang máy tải hàng trong một tòa nhà bốn tầng. Cho biết chiều caocủa tòa nhà là 50ft, thang máy nặng 500 lb và nó có thể chở thêm 2500 lb hàng hóathời gian di chuyển từ mặt đất đến tầng trên cùng là 40s NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Công của một lực (Work of a Force)Công W của lực tác động lên pit tông làm cho nó dịch chuyển một khoảng cách Δd: W= Δd Work of a force that is applied to a piston sliding within a cylinder, (a) The force reinforces displacement as the gas in the cylinder is compressed (Ad > 0). (b) The force opposes displacement as the gas expands (Ad < 0). NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Công suất (Power)Khi một lực tạo ra một công W trong thời gian Δt, ta có công su ...